Question

15．節(jié)能混合動(dòng)力車是一種可以利用汽油及所儲(chǔ)存電能作為動(dòng)力來源的汽車．有一質(zhì)量m=1000kg的混合動(dòng)力轎車，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率恒為P=50kW．當(dāng)駕駛員剎車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率不變，發(fā)動(dòng)機(jī)功率用于供給發(fā)電機(jī)工作從而為電池充電，發(fā)動(dòng)機(jī)輸送給發(fā)電機(jī)的能量最后有50%轉(zhuǎn)化為電池的電能．假設(shè)轎車在上述運(yùn)動(dòng)過程中所受阻力保持不變．求
（1）如果轎車以90km/h在平直公路上勻速行駛，所受阻力F_阻的大小．
（2）某一次減速過程持續(xù)了6s，求獲得的電能E_電；
（3）轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E_電，利用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)（假定該過程效率100%），維持在72km/h勻速運(yùn)動(dòng)的距離L'．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)汽車勻速行駛時(shí)，牽引力等于阻力，結(jié)合P=Fv求出阻力的大小．
（2）根據(jù)動(dòng)能定理求出發(fā)電機(jī)的輸出功率，從而得出電源獲得的電能．
（3）在此過程中，由能量轉(zhuǎn)化及守恒定律可知，僅有電能用于克服阻力做功，根據(jù)E_電=F_阻L′即可求解．

解答 解：（1）汽車牽引力與輸出功率關(guān)系為  P=F_牽v
將P=50kW，v=90km/h=25m/s代入得
    ${F_牽}=\frac{P}{v}=2×{10^3}N$
當(dāng)轎車勻速行駛時(shí)，牽引力與阻力大小相等，有  ${F_阻}=2×{10^3}N$
（2）在減速過程中電源獲得的電能為  E_電=Pt•50%=50×10³×6×50%=150×10³J=150kJ
（3）v′=72km/h=20m/s
根據(jù)題設(shè)，轎車在平直公路上勻速行駛時(shí)受到的阻力仍為  ${F_阻}=2×{10^3}N$
電動(dòng)機(jī)的功率  P'=F_牽v'=F_阻v'=40kW
運(yùn)動(dòng)的時(shí)間  $t'=\frac{E_電}{P'}=\frac{15}{4}=3.75s$
則維持在72km/h勻速運(yùn)動(dòng)的距離 L'=v't'=75m
答：
（1）如果轎車以90km/h在平直公路上勻速行駛，所受阻力F_阻的大小是2×10³N．
（2）某一次減速過程持續(xù)了6s，獲得的電能E_電是150kJ．
（3）維持在72km/h勻速運(yùn)動(dòng)的距離L'是75m．

點(diǎn)評(píng) 此題的關(guān)鍵要理清汽車的運(yùn)動(dòng)情況，明確勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力與阻力大小相等，搞清能量是如何轉(zhuǎn)化的．