Question

12．阅读短文，回答问题．
汽车的再生制动器
目前大多数汽车刹车时均采用油压制动．油压制动刹车时消耗的动能转化为内能释放掉，形成了能源的浪费．而现在的混合动力汽车采用再生制动器，它能把汽车刹车制动时消耗的动能转化为电能储存起来，同时产生汽车所需的制动力，从而有效减少了汽车的燃油消耗、污染物排放和制动器摩擦片的磨损．
汽车刹车时再生制动器是无法提供足够的刹车阻力，仍需要与油压制动器配合使用，产生恒定的刹车阻力来满足刹车要求．若某汽车以72km/h的速度行驶，刹车时再生制动器产生的阻力随时间变化的关系如表：

时间t/s	0	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4	1.6
再生刹车阻力f/×103N	8.0	8.1	8.4	9.0	10.0	10.0	10.0	7.5	5.0

再生制动器只会把一部分的动能再生使用，其余的动能转化为内能．汽车正常行驶时，将发动机关闭直至汽车停止的过程中，通过再生制动器将动能转化为电能的效率称为储能效率．储能效率根据不同的使用环境有所不同．
（1）从能量转化的角度看，汽车再生制动器相当于发电机．（电动机/发电机）
（2）汽车刹车时，再生制动器所产生的刹车阻力大小随时间的变化情况是D．
A．逐渐增大                   B．先增大后不变
C．先增大后减小                D．先增大，后不变，再减小
（3）在甲图中画出汽车刹车时再生制动器0～0.8s内产生的刹车阻力随时间变化的图象．

（4）如果汽车制动时需要产生恒定的刹车阻力为1×10⁴N，由图甲可知t=0.5s时，油压制动器还需产生1.4×10³N的刹车阻力．
（5）某次测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能E_k，画出了对应的E_k-s图象如乙图所示．由图象可以求出此次测试中的储能效率为A．
A.40%      B.60%      C.66.7%      D.90%

Answer 1

分析 （1）汽车再生制动器将机械能转化为电能，与发电机的能量转化相同；
（2）根据表格中时间和刹车阻力大小的变化进行判断；
（3）利用数学描点法，描出刹车阻力和时间对应点，然后用光滑的曲线连接起来；
（4）从作出的刹车阻力和时间的变化图上，找出t=0.5s时再生制动器产生的刹车阻力；再生刹车阻力与油压产生的刹车阻力之和等于恒定的刹车阻力．
（5）根据两次小车克服摩擦力做功的大小得出原来汽车动能的大小、动能转化为电能的大小，计算得出该次测试中储能效率．

解答 解：（1）由题意可知，汽车再生制动器将机械能转化为电能，与发电机的能量转化相同；
（2）由表格数据知，汽车刹车时，再生制动器所产生的刹车阻力大小随时间先增大，后不变，然后减小，故选D．
（3）在图上描出再生刹车阻力和时间的对应点（0，8.0）（0.2，8.1）（0.4，8.4）（0.6，9.0）（0.8，10.0），然后用光滑的曲线连接起来．如图．

（4）再生刹车阻力与油压产生的刹车阻力之和等于恒定的刹车阻力，
由图甲可知t=0.5s时再生制动器产生的刹车阻力为8.6×10³N．
则油压制动器还需产生的刹车阻力为1×10⁴N-8.6×10³N=1.4×10³N．
（5）关闭发动机后，关闭再生制动器，汽车克服摩擦力做功，动能全部转化为内能，由图②可知，关闭发动机时汽车的动能为E_K0=W=fs₂=f×（40m-30m）=10m×f，
开启再生制动器，由图①可知，汽车克服摩擦力做功W=fs₁=f×（36m-30m）=6m×f，则动能转化为的电能为E=E_K0-E=10m×f-6m×f=4m×f，
则该次测试中储能效率η=$\frac{E}{{E}_{K0}}$×100%=$\frac{4m×f}{10m×f}$×100%=40%．故选项A正确．
故答案为：（1）发电机；（2）D；（3）见上图；（4）1.4×10³；（5）A．

点评 本题实际上考查的物理知识并不难，而是从图上获取再生刹车阻力、运动距离有一定的困难，给习题造成难度，并且本题的阅读量比较大，也增加了习题的难度，学生们要克服这一点．