Question

9．如圖為我國(guó)自行生產(chǎn)的高性能汽油和電力混合動(dòng)力車，若以汽油為動(dòng)力，在平直的公路上勻速行駛時(shí)，輸出功率恒為P=50kW，電動(dòng)機(jī)效率為80%，過(guò)程中所受阻力大小為3600N．
（1）則汽車勻速行駛時(shí)的速度為多少m/s？
（2）當(dāng)油箱內(nèi)汽油耗完時(shí)，汽車改電力為動(dòng)力，則汽車行駛時(shí)電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能供電動(dòng)機(jī)使用．汽車在行駛時(shí)對(duì)路面的壓力比靜止時(shí)減�。ㄟx填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）若某次行駛中汽車消耗電能4.6kW•h，則若用效率為25%的燃油汽車需要多少kg的汽油？（汽油熱值為4.6×10⁷J/kg）
（4）當(dāng)駕駛員以汽油為動(dòng)力，以P=50kW恒定功率勻速行駛時(shí)，看到前方有行人過(guò)斑馬線，立即啟動(dòng)充電裝置給電池充電，達(dá)到使汽車減速目的，減速行駛3s，這個(gè)過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的80%用于充電，充電效率為50%，若將此充電過(guò)程獲得的電能全部用來(lái)維持原速行駛，求汽車行駛距離？

Answer 1

分析 （1）汽車勻速行駛時(shí)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，知道汽車功率，利用v=$\frac{P}{F}$求汽車行駛速度；
（2）①電池提供電能時(shí)是把儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能；②車子靜止在水平面上，車子對(duì)路面的壓力等于重力；當(dāng)流線型的車子快速行駛時(shí)，產(chǎn)生升力，車子對(duì)地面壓力減小；
（3）根據(jù)某次行駛中消耗電能4.6kW•h，知道電動(dòng)機(jī)效率，可求轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能，即汽油完全燃燒得到的有用能量，知道燃油效率，可求汽油完全燃燒放出的熱量，再利用Q=mq可求得消耗的汽油質(zhì)量；
（4）知道總功率和時(shí)間，以及充電效率和充電功率，求出充電消耗的電能．
用充電消耗的電能來(lái)做功，知道牽引力，根據(jù)W=Fs求出運(yùn)動(dòng)距離．

解答 解：
（1）汽車勻速行駛時(shí)，受到的牽引力：
F=f=3600N，
由P=Fv得行駛速度：
v=$\frac{P}{F}$=$\frac{50000W}{3600N}$≈14m/s；
（2）汽車行駛時(shí)電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能供電動(dòng)機(jī)使用．
小汽車外型是流線型，當(dāng)汽車高速行駛時(shí)，相同時(shí)間內(nèi)，空氣經(jīng)過(guò)上方的路程比下方路程長(zhǎng)，流速大，壓強(qiáng)小，汽車在壓強(qiáng)差下產(chǎn)生向上的升力，汽車對(duì)路面的壓力減小，小于汽車的重力．
（3）消耗電能4.6kW•h轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能，即汽油完全燃燒獲取的有用能量：
W_有用=W_電×80%=4.6kW•h×80%=4.6×3.6×10⁶J×80%=1.3248×10⁷J，
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$得汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{1.3248×1{0}^{7}J}{25%}$=5.2992×10⁷J，
由Q_放=mq的需要汽油的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{5.2992×1{0}^{7}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$=1.152kg；
（4）獲得的電能：
W=Pt×80%×50%=50000W×3s×80%×50%=60000J，
由W=Fs得：
s′=$\frac{W}{F}$=$\frac{60000J}{3600N}$≈16.7m．
故答案為：
（1）汽車勻速行駛時(shí)的速度為14m/s；
（2）化學(xué)；減��；
（3）若用效率為25%的燃油汽車需要1.152kg的汽油；
（4）汽車行駛距離為16.67m．

點(diǎn)評(píng) 本題為力、熱、電的綜合計(jì)算題，要求認(rèn)真審題，靈活運(yùn)用相關(guān)公式解題．