Question

5．國產(chǎn)某品牌新型油電混合動力汽車的整車質(zhì)量為1600kg，車輪與地面的總接觸面積為400cm²．
（1）如圖所示，當(dāng)該車靜止在水平地面上充電時，對地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）普通汽車剎車時動能全部用于克服與地面的摩擦力做功，該油電混合車在關(guān)閉發(fā)動機(jī)后，動能除用于克服與地面的摩擦力做功外，其余能量全部通過小型發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中．如圖所示的兩條圖線，分別是同樣車型的普通汽車和該油電混合車在某次測試時剛剛關(guān)閉發(fā)動機(jī)后，動能 E_k與路程 s 的變化曲線．設(shè)兩車受到的摩擦力大小相等，根據(jù)圖象求本次測試中油電混合動力汽車獲得的電能最多相當(dāng)于節(jié)約了多少汽油？（汽油的熱值為 q=4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）該車靜止在水平地面上充電時，對地面的壓力等于重力，根據(jù)壓強(qiáng)公式求壓強(qiáng)；
（2）分析汽車動能E_k與路程S的變化曲線：直線中動能減小的過程是均勻的，曲線動能減小的過程是不均勻，而汽車通過小型發(fā)電機(jī)將減速運(yùn)動時的部分動能轉(zhuǎn)化為電能和內(nèi)能，其動能減小的過程是不均勻的，據(jù)此進(jìn)行選擇；
對普通汽車，由圖象根據(jù)W=fs求阻力大小，求出油電混合車通過的距離為s′=40米，克服阻力消耗的能量，求出轉(zhuǎn)化為的電能，根據(jù)根據(jù)W_電=mq求相當(dāng)于節(jié)約了汽油的質(zhì)量m．

解答 解：（1）當(dāng)該車靜止在水平地面上充電時，對地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{1600kg×10Nkg}{400×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=4×10⁵Pa；
（2）因為小型發(fā)電機(jī)將減速運(yùn)動時的部分動能轉(zhuǎn)化為電能儲存在蓄電池中，還有一部分動能要克服摩擦力，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，所以其減小的過程是不均勻的，所以動能變化是圖中的曲線．
由圖知，對直線（普通汽車）開始的能量為W=4×10⁵J，通過的距離為s=100m，則阻力：
f=$\frac{W}{s}=\frac{4×1{0}^{5}J}{100m}$=4000N，故等于油電混合車受到的阻力，
由圖知油電混合車通過的距離為s′=40米，克服阻力消耗的能量為W′=fs′=4000N×40m=1.6×10⁵J，則獲得的電能W_電=4×10⁵J-1.6×10⁵J=2.4×10⁵J，
根據(jù)W_電=mq
獲得的電能最多相當(dāng)于節(jié)約了汽油的質(zhì)量：
m=$\frac{2.4×1{0}^{5}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$=5.2×10^-3kg；
答：（1）當(dāng)該車靜止在水平地面上充電時，對地面的壓強(qiáng)是多4×10⁵Pa；
（2）動力汽車獲得的電能最多相當(dāng)于節(jié)約了5.2×10^-3kg汽油．

點(diǎn)評 本題考查能量的轉(zhuǎn)化及功、效率公式的應(yīng)用，關(guān)鍵是從圖象獲取有效的信息，正確判斷反應(yīng)油電車對應(yīng)的圖象．有難度．