Question

16．某款新型電動(dòng)汽車的性能參數(shù)如表所示，請(qǐng)回答下列問題．
（1）電動(dòng)機(jī)是電動(dòng)汽車的核心部件，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，電動(dòng)機(jī)的工作原理是通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)．
（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過線圈的電流是多大？
（3）同類型號(hào)的燃油汽車在同等條件下百公里消耗汽油為10L，請(qǐng)通過計(jì)算比較兩種汽車的百公里能耗，并說明能耗不同的主要原因．汽油的密度ρ=0.7×10³kg/m³，汽油的熱值q=4.6×10⁷J/kg．
（4）汽車在某段公路上勻速行駛時(shí)，進(jìn)入某超聲測速區(qū)域，如圖所示．當(dāng)該車運(yùn)動(dòng)到距測速儀370m時(shí)，測速儀向該車出一超聲波信號(hào)，2s后收到從車返回的信號(hào)，超聲波在空氣中傳播速度為340m/s，求該車的速度．

工作電壓	400V
電動(dòng)機(jī)功率	40kW
百公里耗電量	15kW•h

Answer 1

分析 （1）電動(dòng)機(jī)制作原理是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)原理工作的，是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）知道電動(dòng)機(jī)工作的電壓和功率，根據(jù)P=UI求出通過線圈的電流；
（3）知道燃油汽車行駛100km消耗汽油的體積，根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出消耗汽油的質(zhì)量，利用Q_放=mq求出汽油完全燃燒釋放的熱量，根據(jù)1kW•h=3.6×10⁶J得出電動(dòng)汽車行駛100km消耗的電能，根據(jù)能量的轉(zhuǎn)化效率比較兩者能耗不同的原因；
（4）根據(jù)題意得出超聲測速儀發(fā)出的信號(hào)后與汽車相遇的時(shí)間，超聲波單趟的路程和汽車行駛的路程之和
即為發(fā)出超聲波時(shí)到汽車的距離，根據(jù)v=$\frac{s}{t}$得出等式即可求出汽車的速度．

解答 解：（1）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，是利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)原理工作的；
（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，由P=UI可得，通過線圈的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{40×1{0}^{3}W}{400V}$=100A；
（3）燃油汽車行駛100km消耗汽油的體積：
V=10L=10dm³=0.01m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，燃油汽車行駛100km消耗汽油的質(zhì)量：
m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.01m³=7kg，
汽油完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=mq=7kg×4.6×10⁷J/kg=3.22×10⁸J，
電動(dòng)汽車行駛100km消耗的電能：
W=15kW•h=15×3.6×10⁶J=5.4×10⁷J，
內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)，是燃油燃燒時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能再將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，能源的利用率較低，
電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，能源利用率較高，
所以，每百公里電動(dòng)汽車消耗的能源小于燃油汽車消耗的能源；
（4）設(shè)汽車的速度為v，超聲測速儀發(fā)出的信號(hào)$\frac{2s}{2}$=1s后與汽車相遇，
由v=$\frac{s}{t}$可得，在這段時(shí)間內(nèi)，汽車的路程與超聲波的路程關(guān)系式為：
v×1s+340m/s×1s=370m，
解得：v=30m/s．
答：（1）機(jī)械；通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動(dòng)；
（2）電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，通過線圈的電流是100A；
（3）燃油汽車每百公里耗能3.22×10⁸J，電動(dòng)汽車每百公里耗能5.4×10⁷J，兩種汽車百公里能耗不同的主要原因是燃油汽車能源的利用低、電動(dòng)汽車能源的利用率高；
（4）該車的速度為30m/s．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電動(dòng)機(jī)的工作原理和能量的轉(zhuǎn)化以及密度公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式、速度公式的應(yīng)用，知道燃油汽車能源的利用率比電動(dòng)汽車能源的利用率低是關(guān)鍵．