Question

16．隨著中國汽車保有量進一步擴大，能源危機的問題也在逐步臨近，節(jié)約能源且環(huán)保的新能源汽車無疑將成為未來汽車的發(fā)展方向．目前，比亞迪在新能源車的布局是最全面的，它也是全球首家投放新源專用車的企業(yè)，基核心技術(shù)是磷酸鐵錳鋰電池，此技術(shù)已經(jīng)是世界領(lǐng)先，有一質(zhì)量為m=1×10³kg比亞迪e6，在平直公路上以v₁=90km/h勻速行駛，發(fā)動機的輸出功率為P=50kW．當駕駛員看到前方有80km/h的限速標志時，保持發(fā)動機功率不變，立即啟動電磁阻尼帶動的發(fā)電機工作電池充電，使轎車做減速運動，運動L=72m后，速度變?yōu)関₂=72km/h．此過程中，發(fā)動機功率的$\frac{1}{5}$用于轎車的牽引，$\frac{4}{5}$用于供給發(fā)電機工作，發(fā)動機輸送給發(fā)電機的能量最后有50%轉(zhuǎn)化為電池的電能．假設(shè)轎車在上述運動過程中所受阻力保持不變．求：
（1）轎車以90km/h在平直公路上勻速行駛時，所受阻力F_阻的大小．
（2）轎車從90km/h減速到72km/h的過程中獲得的電能E_電．
（3）轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E_電維持72km/h勻速行駛的距離L′．

Answer 1

分析 （1）由瞬時功率公式可以得到勻速運動時的牽引力的大小，牽引力和阻力相等，可以得到阻力的大小；
（2）對汽車的減速運動過程運用動能定理，可以求得此時發(fā)動機的功率，再由電能的轉(zhuǎn)化關(guān)系，可以求得轉(zhuǎn)化的電能；
（3）運用能量守恒定律可以求得勻速運動的距離．

解答 解：（1）由瞬時功率公式有：P=F_牽v．
當汽車勻速運動時，由共點力平衡條件有：
  F_牽-F_阻=0．
代入數(shù)據(jù)解得：F_牽=F_阻=2000N；
（2）對汽車的減速運動過程，運用動能定理有：
  $\frac{1}{5}$Pt-F_阻L=$\frac{1}{2}$mV₂²-$\frac{1}{2}$mV₁²．
代入數(shù)據(jù)解得：Pt=1.575×10⁵J．
電源獲得的電能為：
  E_電=0.5×$\frac{4}{5}$Pt=6.3×10⁴J．
（3）依題意，汽車在平直公路上勻速行駛時受到的阻力仍為F_阻=2000N．
對這一過程運用能量守恒定律有：
  E_電=FL′=F_阻L′．
代入數(shù)據(jù)解得：L′=31.5m
答：（1）轎車以90km/h在平直公路上勻速行駛時，所受阻力F_阻的大小是2000N；
（2）轎車從90km/h減速到72km/h過程中，獲得的電能E_電是6.3×10⁴J；
（3）轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E_電維持72km/h勻速運動的距離L'是31.5m．

點評 本題考查新能源汽車中的能量轉(zhuǎn)化問題；要注意根據(jù)題意正確建立物理模型是解題的關(guān)鍵； 題目中的第一問是平時較常見的類型，第二問比較新穎，但是根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，也是比較容易解出來的，關(guān)鍵還是看學(xué)生對基本方法的掌握．