Question

9．如图为我国自行生产的高性能汽油和电力混合动力车，若以汽油为动力，在平直的公路上匀速行驶时，输出功率恒为P=50kW，电动机效率为80%，过程中所受阻力大小为3600N．
（1）则汽车匀速行驶时的速度为多少m/s？
（2）当油箱内汽油耗完时，汽车改电力为动力，则汽车行驶时电池将化学能转化为电能供电动机使用．汽车在行驶时对路面的压力比静止时减小（选填“增大”、“减小”或“不变”）．
（3）若某次行驶中汽车消耗电能4.6kW•h，则若用效率为25%的燃油汽车需要多少kg的汽油？（汽油热值为4.6×10⁷J/kg）
（4）当驾驶员以汽油为动力，以P=50kW恒定功率匀速行驶时，看到前方有行人过斑马线，立即启动充电装置给电池充电，达到使汽车减速目的，减速行驶3s，这个过程中发动机输出功率的80%用于充电，充电效率为50%，若将此充电过程获得的电能全部用来维持原速行驶，求汽车行驶距离？

Answer 1

分析 （1）汽车匀速行驶时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，知道汽车功率，利用v=$\frac{P}{F}$求汽车行驶速度；
（2）①电池提供电能时是把储存的化学能转化电能；②车子静止在水平面上，车子对路面的压力等于重力；当流线型的车子快速行驶时，产生升力，车子对地面压力减小；
（3）根据某次行驶中消耗电能4.6kW•h，知道电动机效率，可求转化为的机械能，即汽油完全燃烧得到的有用能量，知道燃油效率，可求汽油完全燃烧放出的热量，再利用Q=mq可求得消耗的汽油质量；
（4）知道总功率和时间，以及充电效率和充电功率，求出充电消耗的电能．
用充电消耗的电能来做功，知道牵引力，根据W=Fs求出运动距离．

解答 解：
（1）汽车匀速行驶时，受到的牵引力：
F=f=3600N，
由P=Fv得行驶速度：
v=$\frac{P}{F}$=$\frac{50000W}{3600N}$≈14m/s；
（2）汽车行驶时电池将化学能转化为电能供电动机使用．
小汽车外型是流线型，当汽车高速行驶时，相同时间内，空气经过上方的路程比下方路程长，流速大，压强小，汽车在压强差下产生向上的升力，汽车对路面的压力减小，小于汽车的重力．
（3）消耗电能4.6kW•h转化为的机械能，即汽油完全燃烧获取的有用能量：
W_有用=W_电×80%=4.6kW•h×80%=4.6×3.6×10⁶J×80%=1.3248×10⁷J，
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$得汽油完全燃烧放出的热量：
Q_放=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{1.3248×1{0}^{7}J}{25%}$=5.2992×10⁷J，
由Q_放=mq的需要汽油的质量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{5.2992×1{0}^{7}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$=1.152kg；
（4）获得的电能：
W=Pt×80%×50%=50000W×3s×80%×50%=60000J，
由W=Fs得：
s′=$\frac{W}{F}$=$\frac{60000J}{3600N}$≈16.7m．
故答案为：
（1）汽车匀速行驶时的速度为14m/s；
（2）化学；减小；
（3）若用效率为25%的燃油汽车需要1.152kg的汽油；
（4）汽车行驶距离为16.67m．

点评 本题为力、热、电的综合计算题，要求认真审题，灵活运用相关公式解题．