题目
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140千克，以太阳能为能源，能够耐受月球表面真空、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极端环境。月球车具备20度爬坡、20厘米越障能力，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，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3个月，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。（g=10N/kg）图2（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 ____ 。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，请你说说为什么？（3）某中学的几个航天迷设计了一个月球车的模型，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）（4）如图1所示，当月球平稳地行走在月球上时，求月球车对月球表面的压强。（5）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多大？（6）如果上述月球车中的电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是75%，且该车沿水平路面匀速直线行驶时所获得的牵引力是180N，则该车匀速行驶时的速度是多大？
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140千克，以太阳能为能源，能够耐受月球表面真空、强辐射、摄氏零下180度到零上150度极限温度等极端环境。月球车具备20度爬坡、20厘米越障能力，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，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3个月，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。（g=10N/kg）
（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 ____ 。
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，请你说说为什么？
（3）某中学的几个航天迷设计了一个月球车的模型，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）
（4）如图1所示，当月球平稳地行走在月球上时，求月球车对月球表面的压强。
（5）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多大？
（6）如果上述月球车中的电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是75%，且该车沿水平路面匀速直线行驶时所获得的牵引力是180N，则该车匀速行驶时的速度是多大？
目前已在月球上度过了3个月，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。（g=10N/kg）
（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 ____ 。
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，请你说说为什么？
（3）某中学的几个航天迷设计了一个月球车的模型，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）
（4）如图1所示，当月球平稳地行走在月球上时，求月球车对月球表面的压强。
（5）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多大？
（6）如果上述月球车中的电动机正常工作时，将电能转化为机械能的效率是75%，且该车沿水平路面匀速直线行驶时所获得的牵引力是180N，则该车匀速行驶时的速度是多大？
题目解答
答案
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，所以月球车不用内燃机来驱动。
（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，瘫痪了。
②不管白天黑夜，只要月球车启动，灯泡就是亮的，有点浪费。
（4）它对地面的压力F=G=mg=140kg×10N/kg=1400N；
∵月球的吸引力是地球的六分之一，
∴它对月球的压力F′=$\frac{1}{6}$F=$\frac{1}{6}$×1400N=$\frac{700}{3}$N，
∵月球车有6个轮子，每个车轮与月球表面接触面积为50cm2，
∴月球车与月球表面接触面积S=6×50cm2=300cm2=0.03m2，
则月球车对月球表面的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{\frac{700}{3}N}{0.03{m}^{2}}$≈7777.8Pa，
（5）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%=$\frac{960×t}{4×1{0}^{3}×t}$×100%=24%；
（6）电动机的机械效率P机=P总×75%=UI×75%=120V×8A×75%=720W，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，得该车匀速行驶时的速度v=$\frac{{P}_{机}}{F}$=$\frac{720W}{180N}$=4m/s。
答：（1）D；
（2）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，所以月球车不用内燃机来驱动；
（3）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，瘫痪了。
②不管白天黑夜，只要月球车启动，灯泡就是亮的，有点浪费；
（4）月球车对月球表面的压强为7777.8Pa；
（5）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是24%；
（6）该车匀速行驶时的速度是4m/s。
（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，所以月球车不用内燃机来驱动。
（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，瘫痪了。
②不管白天黑夜，只要月球车启动，灯泡就是亮的，有点浪费。
（4）它对地面的压力F=G=mg=140kg×10N/kg=1400N；
∵月球的吸引力是地球的六分之一，
∴它对月球的压力F′=$\frac{1}{6}$F=$\frac{1}{6}$×1400N=$\frac{700}{3}$N，
∵月球车有6个轮子，每个车轮与月球表面接触面积为50cm2，
∴月球车与月球表面接触面积S=6×50cm2=300cm2=0.03m2，
则月球车对月球表面的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{\frac{700}{3}N}{0.03{m}^{2}}$≈7777.8Pa，
（5）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%=$\frac{960×t}{4×1{0}^{3}×t}$×100%=24%；
（6）电动机的机械效率P机=P总×75%=UI×75%=120V×8A×75%=720W，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，得该车匀速行驶时的速度v=$\frac{{P}_{机}}{F}$=$\frac{720W}{180N}$=4m/s。
答：（1）D；
（2）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，所以月球车不用内燃机来驱动；
（3）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，瘫痪了。
②不管白天黑夜，只要月球车启动，灯泡就是亮的，有点浪费；
（4）月球车对月球表面的压强为7777.8Pa；
（5）太阳能电池将太阳能转化为电能的效率是24%；
（6）该车匀速行驶时的速度是4m/s。