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    9．阅读下列短文：
    2013年12月14日中国造的“玉兔号”月球车成功降落于月球上．月球车质量140kg，以太阳能为能源，能够耐受月球表面真空、强辐射、零下180℃到零上150℃极限温度等极端环境．月球车具备20°爬坡、20cm越障能力，并配备有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达、粒子激发X射线谱仪等科学探测仪器．月球的吸引力是地球的六分之一，每个车轮与月球表面接触面积为50cm2（共六个轮子），表面土壤非常松软，凹凸不平，有石块、有陨石坑，还有陡峭的高坡．在这种环境中，月球车既不能打滑，更不能翻车．
    目前已在月球上度过了一年，远远超出了设计寿命．它现在处于月夜休眠期，人们期待其接下来继续优秀的月面探险表现，同时也牵挂着它的安危．
    （1）假设你是一名航天员，驾驶飞船登上月球．如果你手边有一只灵敏电流表、一根直导体和导线若干，想探测月球表面附近是否有磁场，下列方案中合理的是D
    A．直接将电流表置于月球表面附近，若电流表的示数为零，可判断月球表面无磁场
    B．用导线将电流表、直导体连接起来，使直导体在月球表面附近沿某一方向运动时，若电流表的示数为零，则可判断月球表面附近无磁场
    C．用导线将电流表、直导体连成闭合回路，使直导体在月球表面附近沿某一方向运动时，若电流表的示数为零，则可判断月球表面无磁场
    D．用导线将电流表、直导体连成闭合回路，使直导体在月球表面附近沿各个方向运动时，若发现电流表的示数有时不为零，则可判断月球表面附近有磁场
    （2）月球车的动力装置一般选用电动机而不是内燃机，其原因是：月球上没有内燃机工作所必须的空气，电动机工作不需要氧气．
    （3）某中学的几个航天迷设计了一个月球车的模型如图1所示，其中电路部分选用12V的蓄电池作电源，额定电压均为6V的电动机和灯泡分别用作动力装置和照明光源．设计的电路如图2所示，请你说出其电路设计中不科学的地方．（要求说出两点）
    ①电动机和灯泡中只要有一个损坏了，另一个将不能正常工作；
    ②不管白天黑夜，只要月球车启动，灯泡就是亮的，浪费能源．
    （4）报道，我国某科研单位研究制的太阳能月球车（研制过程的样品），它上面的太阳能接收板的有效面积为S=4m2，太阳晴朗且接收板对着太阳时，每平方米面积上能接收到太阳的功率为P0=1kW，太阳能电池产生的电压为U=120V，可供电动机正常工作的电流为I=8A．那在电动机正常工作时，太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是24%．

    分析 （1）根据“在电路闭时，导体棒切割磁感线，电路中会产生感应电流”分析解答此题．
    （2）解决此题要知道内燃机是要用氧气的，而月球上没有空气，也就没有氧气，故只有用电力驱动．
    （3）从串联电路的特点和节约能源的角度分析此题．
    （4）先求出电动机消耗的电能，然后求出太阳能电池消耗的太阳能，最后求出太阳能电池将太阳能转化为电能的效率．

    解答 解：
    （1）用导线把灵敏电流表，直导体连接成闭合回路，然后让直导体向各个方向运动，看灵敏电流计指针示数是否为零，灵敏电流计示数为零说明月球表面无磁场，不为零说明月球表面有磁场．故ABC错误，D正确．
    （2）内燃机工作时需要将燃料在汽缸内燃烧，把燃料的内能转化为月球车的机械能，因为月球上没有空气，也就没有氧气，在月球上内燃机无法正常工作，而电动机工作不需要氧气，所以月球车用电动机而不是内燃机驱动；
    （3）由图可知，电动机和灯泡串联，不科学的地方：
    ①当其中有任意一个装置（灯泡或电动机）坏了的时候，另外一个装置就无法正常工作．
    ②不管白天黑夜，只要月球车启动，灯泡就是亮的，浪费能源．
    （4）设电动机正常工作时间为t，电动机工作消耗电能为：
    W电=Pt=UIt=120V×8A×t=960t（J），
    太阳能电池消耗太阳能为：
    W太=P总×t=PS×t=1×103W/m2×4m2×t=4×103t（J）
    太阳能转化为电能的效率η=$\frac{{W}_{电}}{{W}_{太}}$×100%=$\frac{960t}{4×1{0}^{3}t}$×100%=24%．
    故答案为：（1）D；
    （2）月球上没有内燃机工作所必须的空气；电动机工作不需要氧气；
    （3）①电动机和灯泡中只要有一个损坏了，另一个将不能正常工作；②不管白天黑夜，只要月球车启动，灯泡就是亮的，浪费能源；
    （4）24%．

    点评 此题以“玉兔号”月球车成功降落于月球上为例考查了磁场、电路的基本连接方式、太阳能的其他计算等多个知识点，综合性很强，要求学生具备全面扎实的物理学知识，有一定的难度．

    练习册系列答案
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