Question

18．榮威e950插電式混合動(dòng)力汽車于今年3月正式上市，百公里平均油耗約1.7升．它有兩種動(dòng)力系統(tǒng)，汽車加速，汽油機(jī)提供的動(dòng)力不足時(shí)，蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，使汽車加速更快；汽車減速，汽車動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，由蓄電池貯存起來(lái)，減少能量的消耗．兩種動(dòng)力系統(tǒng)也可獨(dú)立工作，只有汽油機(jī)工作時(shí)，與一般的汽車相同；只使用電力時(shí)，由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力．如表是國(guó)產(chǎn)某混合動(dòng)力汽車蓄電池的銘牌，其中電池容量是蓄電池貯存的最大電能（儲(chǔ)存電能的本領(lǐng)是表示電池容量的另一方式），該汽車勻速行駛時(shí)受到的阻力為144N，求：
（1）在家庭電路中對(duì)放電完畢的蓄電池充滿電要多長(zhǎng)時(shí)間？
（2）該汽車勻速行駛100km過(guò)程中牽引力做的功為多少？
（3）蓄電池充滿電后，僅由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為60%，汽車勻速持續(xù)行駛的最大距離是多少km？
（4）假設(shè)汽車受到的阻力不變，僅由汽油機(jī)提供動(dòng)力，汽油的熱值為5.0×10⁷J/L（即焦耳/升），汽油機(jī)的效率為30%，汽車勻速行駛100km的油耗是多少升．

電池容量	44kW•h
充電電壓	220V
充電電流	20A
輸出電壓	150V

Answer 1

分析 （1）知道充電電壓和電流，根據(jù)P=UI求出充電功率，又知道電池的容量，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出充電時(shí)間；
（2）汽車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，二力大小相等，根據(jù)W=Fs求出牽引力做的功；
（3）蓄電池充滿電后，根據(jù)效率公式求出獲得的機(jī)械能即牽引力做的功，根據(jù)W=Fs求出汽車勻速持續(xù)行駛的最大距離；
（4）知道汽車勻速行駛100km過(guò)程中牽引力做的功，根據(jù)效率公式求出汽油完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)Q_放=Vq求出消耗汽油的體積，然后得出答案．

解答 解：（1）充電時(shí)輸入功率：
P=UI=220V×20A=4400W=4.4kW，
由P=$\frac{W}{t}$可知，充滿電的時(shí)間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{44kW•h}{4.4kW}$=10h；
（2）因汽車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，
所以，汽車受到的牽引力：
F′=f=144N，
該汽車勻速行駛100km過(guò)程中牽引力做的功：
W′=F′s=144N×100×10³m=1.44×10⁷J；
（3）蓄電池充滿電后，由η=$\frac{{W}_{機(jī)械}}{W}$×100%可得，獲得的機(jī)械能即牽引力做的功：
W_機(jī)械=Wη=44×3.6×10⁶J×60%=0.9504×10⁸J，
s′=$\frac{{W}_{機(jī)械}}{F′}$=$\frac{0.9504×1{0}^{8}J}{144N}$=6.6×10⁵m=660km；
（4）汽車勻速行駛100km過(guò)程中牽引力做的功W′=1.44×10⁷J，
由η=$\frac{W}{Q}$×100%可得，汽油完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=$\frac{W′}{η}$=$\frac{1.44×1{0}^{7}J}{30%}$=4.8×10⁷J，
由Q_放=Vq可得，消耗汽油的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{4.8×1{0}^{7}J}{5.0×1{0}^{7}J/L}$=0.96L．
答：（1）在家庭電路中對(duì)放電完畢的蓄電池充滿電要10h；
（2）該汽車勻速行駛100km過(guò)程中牽引力做的功為1.44×10⁷J；
（3）汽車勻速持續(xù)行駛的最大距離是660km；
（4）汽車勻速行駛100km的油耗是0.96L．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式、電功公式、做功公式、效率公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式以及二力平衡條件的應(yīng)用，涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)，有一定的難度．