如图甲是一辆六轮月球车，该车总质量120kg，每个轮子与月球表面接触面积约50cm2，设计要求它可在月球表面巡游3个月．若该车使用电压为100V的电池（太阳能电板工作时可以为它充电），工

Question

如图甲是一辆六轮月球车，该车总质量120kg，每个轮子与月球表面接触面积约50cm²，设计要求它可在月球表面巡游3个月．若该车使用电压为100V的电池（太阳能电板工作时可以为它充电），工作电路如图乙，月球车正常工作时电压表示数为80V，电流表示数为3A．

（1）如图甲月球车用电力驱动，电力来源于月球车上的太阳能帆板和携带的蓄电池，那么月球车工作时能量最终来源于___；
（2）月球车有六个轮子的作用是___；
（3）知道月球表面重力约为地球的 (1)/(6)，此月球车对水平平整的月球表面的压强大约为多少？g_地=10N/kg
（4）太阳能电池给车上的工作电路供电，设计的太阳能帆板的面积至少多大？（已知太阳辐射的总功率为3.8×10²⁶W，太阳到月球的距离为1.5×10¹¹m，月球的半径约为1800km，半径为r的球其表面积为4πr²，太阳光传播到月面的过程中，设有25.63%的能量损耗．该车所用太阳能电池将太阳能转化为电能的效率为15%．不考虑电池自身所带的能量．）

Answer 1

（1）太阳能电板工作时将太阳能转化为电能，给蓄电池充电时再将电能转化为化学能，
蓄电池工作时又将化学能转化为电能提供给电动机，电动机工作时将电能转化为机械能为月球车提供动力，
故月球车工作时能量最终来源于太阳能．
（2））月球车的轮子做得宽大且数量较多（6个轮子），是在压力一定时，通过增大受力面积来减小压强，防止陷入松软的土壤中．
（3）月球车在地球上受到重力：
G_地=mg_地=120kg×10N/kg=1200N，
因同一物体在月球上的重力是地球上的(1)/(6)，
所以，月球车在月球上受到重力：
G_月=(1)/(6)G_地=(1)/(6)×1200N=200N；
月球车在月球表面静止时对地面的压力：
F=G_月=200N，
该月球车与月球表面的接触面积：
S=6S₁=6×50cm²=300cm²=0.03m²，
该月球车在月球表面静止时对地面的压强：
p=(F)/(S)=(200N)/(0.03m2)≈6666.7Pa．
（4）月球车的电功率：
P_电=UI=80V×3A=240W，
月球表面上每平方米面积接受太阳辐射功率：
P₀=((1-η损)P总)/(4πr2)
=((1-25.63%)×3.8×1026W)/(4×3.14×(1.5×1011m)2)
≈1000W/m²，
由η=(P电)/(P0S板)×100%得，太阳能帆板的面积：
S_板=(P电)/(ηP0)=(240W)/(15%×1000W/m2)=1.6m²．
答：（1）太阳能；
（2）通过增大受力面积来减小压强，防止陷入松软的土壤中；
（3）此月球车对水平平整的月球表面的压强大约为6666.7Pa；
（4）设计的太阳能帆板的面积至少1.6m²．