Question

3．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(chē)，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(chē)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(chē)改電力為動(dòng)力，則汽車(chē)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(chē)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(chē)消耗電能4.6kW•h，則若用效率為25%的燃油汽車(chē)需要多少kg的汽油？（汽油熱值為4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）汽車(chē)勻速行駛時(shí)，根據(jù)二力平衡條件可知汽車(chē)受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，
又知道汽車(chē)的輸出功率，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv的變形公式v=$\frac{P}{F}$求汽車(chē)勻速行駛時(shí)的速度；
（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(chē)子靜止在水平面上，車(chē)子對(duì)路面的壓力等于重力；當(dāng)流線型的車(chē)子快速行駛時(shí)，產(chǎn)生升力，車(chē)子對(duì)地面壓力減�。�
（3）知道某次行駛中消耗電能和電動(dòng)機(jī)效率，根據(jù)W_機(jī)=ηW_電求出轉(zhuǎn)化的機(jī)械能，即汽油完全燃燒得到的有用能量，
又知道燃油效率，根據(jù)Q_放=$\frac{W}{{η}^{′}}$求出汽油完全燃燒放出的熱量，再利用m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$求出汽車(chē)消耗的汽油質(zhì)量；

解答 解：（1）汽車(chē)勻速行駛時(shí)，根據(jù)二力平衡條件可知，
汽車(chē)受到的牽引力與阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，
即：F=f=3600N，
輸出功率恒為P=50kW=5×10⁴W，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，汽車(chē)勻速行駛時(shí)的速度：
v=$\frac{P}{F}$=$\frac{5×1{0}^{4}N}{3600N}$≈13.9m/s．
（2）汽車(chē)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(chē)外型是流線型，當(dāng)汽車(chē)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)，
即上方空氣流速大，壓強(qiáng)小，汽車(chē)在壓強(qiáng)差下產(chǎn)生向上的升力，汽車(chē)對(duì)路面的壓力減小，小于汽車(chē)的重力．
（3）汽車(chē)消耗電能W_電=4.6kW•h=1.656×10⁷J，
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{電}}$×100%得，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化的機(jī)械能：
W_有用=ηW_電=80%×1.656×10⁷J=1.3248×10⁷J，
即汽油完全燃燒獲取的有用能量；
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$×100%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得，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．
答：（1）汽車(chē)勻速行駛時(shí)的速度為13.9m/s；
（2）化學(xué)；減小；
（3）若用效率為25%的燃油汽車(chē)需要1.52kg的汽油．

點(diǎn)評(píng) 本題以高性能汽油和電力混合動(dòng)力車(chē)為背景，考查了功率計(jì)算公式的應(yīng)用、能量轉(zhuǎn)化、流體壓強(qiáng)和流速的關(guān)系、效率公式的應(yīng)用，涉及到的知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求認(rèn)真審題，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解題．