Question

20．汽車是常見的交通工具，隨著人們生活水平的提高，汽車也走進(jìn)了普通百姓的家庭．它應(yīng)用了物理很多方面的知識與技術(shù)．
（1）請你運(yùn)用所學(xué)的物理知識把表格中內(nèi)容填寫完整．

汽車上的裝置	水箱里面用 水做冷卻劑	前方的擋風(fēng) 玻璃是傾斜的	前排乘客必須 系戴安全帶	汽車的方向盤
涉及的物理知識	水的比熱容大	平面鏡成像原理	慣性	輪軸（簡單機(jī)械）

（2）近幾年環(huán)保低碳風(fēng)勁吹，混合動力汽車已成為車展上的“�？汀保�混合動力汽車啟動時(shí)，內(nèi)燃機(jī)并不工作，動力電池通過驅(qū)動電機(jī)向車輪輸送能量；當(dāng)高速行駛或動力電池儲存電能過低時(shí)，內(nèi)燃機(jī)啟動，既可以向車輪輸送能量，也可以同時(shí)給動力電池充電；當(dāng)車輛需要全力加速時(shí)，內(nèi)燃機(jī)和動力電池還可以同時(shí)給動力電池充電；當(dāng)車輛需要全力加速時(shí)，內(nèi)燃機(jī)和動力電池還可以同時(shí)向車輪輸送能量．
①該混合動力汽車啟動時(shí)，若驅(qū)動電機(jī)兩端的電壓為250V，通過的電流為80A，則驅(qū)動電機(jī)的電功率為多大？
②該混合動力汽車所用的磷酸鐵鋰動力電池可儲存的最大電能為2.88×10⁷J，若充電電壓為320V，充電電流為50A，則對動力電池充電的時(shí)間最長為多少？（充電時(shí)無能量損耗）
③該混合動力汽車在平直公路上以72km/h 勻速行駛10min后，其內(nèi)燃機(jī)消耗了汽油1.2kg，假設(shè)汽油完全燃燒所釋放能量的一半轉(zhuǎn)化為牽引力做功和給動力電池充電，其中動力電池儲存的電能增加了7.2×10⁶J，試求汽車受到的阻力是多大？
（汽油的熱值q=4.6×10⁷J/kg，且Q_放=qm）

Answer 1

分析 （1）明確汽車中各部分的功能，從而明確所利用的物理規(guī)律；
（2）①已知驅(qū)動電機(jī)兩端的電壓和通過的電流，根據(jù)公式P=UI可求驅(qū)動電機(jī)的電功率．
②根據(jù)公式W=UIt可計(jì)算出動力電池充電的時(shí)間．
③汽油燃燒轉(zhuǎn)化為牽引力做W=50%Q，其中Q=mq，W=Fs，s=vt，計(jì)算牽引力的大小

解答 解：（1）明確各種材料的

汽車上的裝置	水箱里面用 水做冷卻劑	前方的擋風(fēng) 玻璃是傾斜的	前排乘客必須 系戴安全帶	汽車的方向盤
涉及的物理知識	水的比熱容大	平面鏡成像原理	慣性	輪軸（簡單機(jī)械）

（2）①由功率公式可知：
驅(qū)動電機(jī)的電功率為P=U₁I₁=250V×80A=2×10⁴W
②根據(jù)電功公式可求得充電時(shí)間：
t₁=$\frac{W}{{U}_{2}{I}_{2}}$=$\frac{2.88×1{0}^{7}}{320×50}$=1800s
③汽油完全燃燒后放出的能量為：
Q_汽油=mq=1.2kg×4.6×10⁷J/kg=5.52×10⁷J
轉(zhuǎn)化為牽引力做功的能量為：
W_牽=$\frac{{Q}_{汽油}}{2-{W}_{充}}$=$\frac{5.52×1{0}^{7}}{2-7.2×1{0}^{6}}$J=2.04×10⁷J
汽車行駛的距離為：V=72km/s=20m/s  t₂=10min=600s
S=Vt=20m/s×600s=1.2×10⁴m
f=$\frac{{W}_{牽}}{s}$=$\frac{2.04×1{0}^{7}}{1.2×1{0}^{4}}$=1700N
答：（1）如上表所示；
（2）①驅(qū)動電機(jī)的電功率為2×10⁴W；
②對動力電池充電的時(shí)間最長為1800s；
③汽車受到的牽引力約是1700N．

點(diǎn)評 本題考查消耗電功率的計(jì)算，通電時(shí)間的計(jì)算，以及汽油做功的計(jì)算和汽車牽引力的計(jì)算，理解題意，熟練運(yùn)用公式是關(guān)鍵．