Question

（1）太陽能是21世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的能源之一．太陽能汽車是利用太陽能電池將接收到的太陽能轉(zhuǎn)化為電能，再利用電動機(jī)來驅(qū)動汽車的一種新型汽車．有一輛太陽能實(shí)驗(yàn)車，車上太陽能電池接受太陽能的面板的有效面積為S=8m²，在晴朗的天氣，太陽光照射到電池板每1m²面積上輻射功率為P₀=1.2KW，在晴朗的天氣，電池對著太陽時(shí)產(chǎn)生的電壓為U=160V，并對電動機(jī)提供I=12A的電流．則太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率是

20%

，如果這輛汽車的電動機(jī)將電能最終轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，當(dāng)汽車在水平路面上以8m/s的速度勻速行駛時(shí)，受到的牽引力

180

N．
（2）新材料有半導(dǎo)體、超導(dǎo)材料和納米材料．集成線路是由

半導(dǎo)體

材料制成的，人們能夠利用超導(dǎo)體的

零電阻

 特性實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大功率送電．
（3）根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)描出加熱過程中杯內(nèi)物質(zhì)的溫度隨時(shí)間變化圖象如圖，t₂時(shí)刻，該物質(zhì)處于

固、液混合

態(tài)（選填“固”、“液”、“固、液混合”），t₂與t₃相比，

t₃

時(shí)刻杯內(nèi)物體內(nèi)能較大．
（4）用滑輪組將一個(gè)重為5N的物體勻速提升10cm，由圖可知，繩端受到的拉力F為

2

N，滑輪組的機(jī)械效率η為

83.3

%．上升過程中物體的

動能

（機(jī)械/動/重力勢）能沒有發(fā)生變化．

Answer 1

分析：（1）已知每平方米面積上能接收到太陽能的功率（總功率），還知道太陽能電池產(chǎn)生的電壓和供電動機(jī)正常工作的電流，可求電動機(jī)工作時(shí)的功率（有用功率），根據(jù)效率公式求太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率．
求出了電動機(jī)工作時(shí)的功率，已知電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率，可求電動機(jī)的輸出功率；又知道牽引力的大小，利用P=

W

t

=

Fs

t

=Fv求汽車的牽引力．
（2）根據(jù)導(dǎo)電性的不同，材料可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體三大類，容易導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，不容易導(dǎo)電的物體叫絕緣體，導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體與絕緣體之間的叫半導(dǎo)體．半導(dǎo)體材料有許多獨(dú)特的功能，根據(jù)半導(dǎo)體材料的特殊性質(zhì)制成了特殊的元件；根據(jù)超導(dǎo)體的定義回答第二空．
（3）晶體在熔化過程中，雖溫度保持不變，但要不斷吸熱，內(nèi)能增大．
在熔化之前，物質(zhì)處于固態(tài)；在熔化過程中，物質(zhì)處于固液混合態(tài)；完全熔化完后，處于液態(tài)．
（4）繩端的拉力可通過彈簧測力計(jì)讀出（分度值為0.2N）；
由圖可知承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=3，則s=3h，利用η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

F3h

=

G

F3

求滑輪組的機(jī)械效率；
影響動能大小因素：物體的質(zhì)量和速度，速度越大、質(zhì)量越大，動能越大；
影響重力勢能大小的因素：物體的質(zhì)量和高度，質(zhì)量越大、高度越大，重力勢能越大，據(jù)此分析選擇正確答案．

解答：解：（1）太陽能電池的面板接收到的太陽能的功率：
P_太=P₀S=1.2×10³W/m²×8m²=9600W，
轉(zhuǎn)化為太陽能汽車的電功率：
P_電=UI=160V×12A=1920W，
太陽能電池將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的效率：
η₁=

P電

P太

×100%=

1920W

9600W

×100%=20%；
設(shè)汽車的轉(zhuǎn)化效率為η₂，則汽車轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的功率：
P_機(jī)=P_電×η₂=1920W×75%=1440W，
當(dāng)汽車勻速行駛時(shí)，
P_機(jī)=

W

t

=

Fs

t

=Fv，
牽引力：
F=

P機(jī)

v

=

1440W

8m/s

=180N．
（2）半導(dǎo)體材料有許多獨(dú)特的功能，根據(jù)半導(dǎo)體材料的特殊性質(zhì)制成了特殊的元件，如：集成電路；
人們能夠利用超導(dǎo)體的零電阻特性，可以減小線損耗，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、大功率送電．
（3）t₂時(shí)刻，該物質(zhì)處于熔化過程中，所以此物質(zhì)為固液混合態(tài)．
晶體在熔化過程中溫度沒變，但要不斷吸熱，所以t₃時(shí)刻的內(nèi)能大．
（4）由圖知n=3，s=3h，
讀彈簧測力計(jì)可知，繩端的拉力F=2N，
η=

W有用

W總

=

Gh

Fs

=

Gh

F3h

=

G

F3

=

5N

2N×3

≈83.3%．
動滑輪被勻速提升，質(zhì)量不變、速度不變、高度變大，動能不變、重力勢能增大、機(jī)械能增大．
故答案為：
（1）20%； 180；
（2）半導(dǎo)體； 零電阻；
（3）固、液混合； t₃；
（4）2；83.3%；動能．

點(diǎn)評：第一問考查學(xué)生對功率的計(jì)算、功的計(jì)算、太陽能的轉(zhuǎn)化等知識點(diǎn)的理解和掌握，此題涉及到的知識點(diǎn)較多，屬于難題，體現(xiàn)了物理與高科技相結(jié)合的思想．
第二問超導(dǎo)材料的應(yīng)用是社會熱點(diǎn)問題，也是中考的熱點(diǎn)，需要注意．
第三問是研究物質(zhì)的熔化規(guī)律，主要考查了晶體的熔化過程的特點(diǎn)及物質(zhì)的狀態(tài)．
第四問考查了彈簧測力計(jì)的讀數(shù)、使用滑輪組有用功、總功、機(jī)械效率的計(jì)算、動能和勢能的影響因素，雖知識點(diǎn)多、但都屬于基礎(chǔ)，難度不大．