Question

2．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)，車(chē)輛的部分參數(shù)如表所示．
（1）汽車(chē)在平直的公路上以汽油機(jī)為動(dòng)力勻速行駛時(shí)，若受到的阻力恒為2000N，則汽車(chē)的最高速度為多少m/s？
（2）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”）．

發(fā)動(dòng)機(jī)類型	最大輸出功率/KW	效率
汽油機(jī)	54	30%
電動(dòng)機(jī)	30	80%

（3）若某次行駛過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)消耗電能2kW•h，則其輸出的機(jī)械能為多少J？若這些機(jī)械能由汽油機(jī)輸出，至少需要燃燒多少kg的汽油？（汽油熱值為4.6×10⁷J/kg，保留1位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)二力平衡得出牽引力的大小，然后利用P=Fv計(jì)算汽車(chē)的最高速度；
（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)地面壓力減小．
（3）已知電動(dòng)機(jī)消耗電能和電動(dòng)機(jī)的效率，利用η=$\frac{{W}_{機(jī)}}{{W}_{電}}$可求得輸出的機(jī)械能；利用η=$\frac{{W}_{機(jī)}}{{Q}_{放}}$求完全燃燒汽油放出的熱量，再利用Q=mq可求得汽油的質(zhì)量．

解答 解：
（1）因?yàn)槠��?chē)在平直的公路上勻速行駛，
所以牽引力F=f=2000N，
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得汽車(chē)的最高速度：
v=$\frac{P}{F}$=$\frac{54000W}{2000N}$=27m/s；
（2）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)，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）由η=$\frac{{W}_{機(jī)}}{{W}_{電}}$可得輸出的機(jī)械能：
W_機(jī)=W_電η=2×3.6×10⁶J×80%=5.76×10⁶J；
若這些機(jī)械能由汽油機(jī)輸出，放出的熱量：
Q_放=$\frac{{W}_{機(jī)}}{η′}$=$\frac{5.76×1{0}^{6}J}{30%}$=1.92×10⁷J，
根據(jù)Q_放=mq可得，至少需要燃燒汽油的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.92×1{0}^{7}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$≈0.4kg．
答：（1）汽車(chē)的最高速度為27m/s；
（2）減小；
（3）若某次行駛過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)消耗電能2kW•h，則其輸出的機(jī)械能為5.76×10⁶J；若這些機(jī)械能由汽油機(jī)輸出，至少需要燃燒0.4kg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、電能的計(jì)算、效率公式的應(yīng)用，知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)，屬于難題．