Question

我国迅速进入汽车社会的同时，汽车尾气对人们的身体健康构成巨大的威协．为了减少汽车尾气排放，提高城市的空气质量．我国自主研发的一种油电混合动力汽车（具备内燃机、电动机两种动力装置），这种汽车的每种动力装置的额定功率都是50kW，充电一次可贮存200kw?h的电能．
（1）若该车只由电动机提供动力，每次充电后，可正常工作多少小时？
（2）目前车用乙醇汽油的热值约为4.0×10⁷J/kg，经测量，汽车每消耗1kg的这种汽油就要向空气中排放2.2kg的二氧化碳，汽车行驶消耗一次充电的电能，相当减少向空气排放多少千克二氧化碳？
（3）如果该车动力装置的机械效率为75%，它正常工作1min所做的有用功是多少J？

Answer 1

分析：（1）知道储存的电能和电动机的额定功率，利用P=

W

t

求正常工作的时间；
（2）200kw?h的电能若由燃烧汽油获得，根据Q_放=mq，求出需要汽油的质量；再根据“汽车每消耗1kg的这种汽油就要向空气中排放2.2kg的二氧化碳”求减少的二氧化碳的质量；
（3）知道该车动力装置的功率，利用P=

W

t

求正常工作1min消耗的能量（总能量）又知道该车动力装置的机械效率，利用效率公式求所做的有用功．

解答：解：（1）∵电动机正常工作，
∴电动机的电功率：P=P_额=50kW，
∵P=

W

t

，
∴每次充电后，正常工作的时间：
t=

W

P

=

200KW?h

50KW

=4h；
（2）∵Q_放=mq=200kw?h=200×3.6×10⁶J=7.2×10⁸J，
∴消耗一次充电的电能节约汽油的质量：
m=

Q放

q

=

7.2×108J

4.0×107J/kg

=18kg，
由题知，减少排放的二氧化碳质量：
M=2.2×m=2.2×18kg=39.6kg；
（3）正常工作1min消耗的能量：
W_总=Pt=50×10³W×60s=3×10⁶J，
∵η=

W有

W总

，
∴所做的有用功：
W_有=η×W_总=75%×3×10⁶J=2.25×10⁶J．
答：（1）每次充电后，可正常工作4h；
（2）汽车行驶消耗一次充电的电能，相当减少向空气排放39.6kg的二氧化碳；
（3）该车正常工作1min所做的有用功是2.25×10⁶J．

点评：本题是一道电学与热学的综合应用题，与实际生活相联系，利用所学知识解决实际问题，根据要求认真审题找出有用信息是本题的关键．