Question

4．如圖為我國(guó)自行生產(chǎn)的高性能油電混合動(dòng)力車(chē)，該車(chē)在平直的公路上勻速行駛過(guò)程中所受阻力大小為900N，當(dāng)以電力為動(dòng)力時(shí)，輸出功率恒為P=21kW，該汽車(chē)勻速行駛速度為23.3m/s．為減小車(chē)的行駛阻力，汽車(chē)設(shè)計(jì)為流線型，則該種汽車(chē)在高速行駛時(shí)對(duì)路面的壓力會(huì)比靜止時(shí)偏�。ㄟx填“偏大”、“偏小”或“不變”）．若以汽油為動(dòng)力，該車(chē)每百公里消耗燃油8.6L，則該車(chē)以汽油為動(dòng)力時(shí)行駛的效率為30.7%，請(qǐng)說(shuō)出至少一點(diǎn)以電為動(dòng)力較以汽油為動(dòng)力的優(yōu)點(diǎn)環(huán)保，污染小．（已知ρ_汽油=0.74g/ml，q_汽油=4.6×10⁷J/kg，計(jì)算結(jié)果均保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）汽車(chē)勻速行駛時(shí)，根據(jù)二力平衡條件可知汽車(chē)受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，
又知道汽車(chē)的輸出功率，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv的變形公式v=$\frac{P}{F}$求汽車(chē)勻速行駛時(shí)的速度；
（2）汽車(chē)靜止在水平面上，汽車(chē)對(duì)路面的壓力等于重力；當(dāng)流線型的汽車(chē)快速行駛時(shí)，產(chǎn)生升力，車(chē)子對(duì)地面壓力減�。�
（3）根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$的變形公式m=ρV求出消耗汽油的質(zhì)量，再根據(jù)Q_放=mq求出汽油完全燃燒放出的熱量，
最后利用η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%求出該車(chē)以汽油為動(dòng)力時(shí)行駛的效率；
（4）從節(jié)能和環(huán)保的角度來(lái)分析這種車(chē)的優(yōu)點(diǎn)．

解答 解：（1）汽車(chē)勻速行駛時(shí)，根據(jù)二力平衡條件可知，
汽車(chē)受到的牽引力與阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，
即：F=f=900N，
輸出功率恒為P=21kW=2.1×10⁴W，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得，汽車(chē)勻速行駛時(shí)的速度：
v=$\frac{P}{F}$=$\frac{2.1×1{0}^{4}W}{900N}$≈23.3m/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)，
即上方空氣流速大，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；
故該種汽車(chē)在高速行駛時(shí)對(duì)路面的壓力會(huì)比靜止時(shí)偏�。�
（3）汽車(chē)行駛的路程s=100公里=100km=1×10⁵m，
汽車(chē)牽引力做的功：
W=Fs=900N×1×10⁵m=9×10⁷J，
消耗燃油的體積V=8.6L=8600mL，
由ρ=$\frac{m}{V}$得，消耗汽油的質(zhì)量：
m=ρ_汽油V=0.74g/mL×8600mL=6364g=6.364kg，
汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq_汽油=6.364kg×4.6×10⁷J/kg=2.92744×10⁸J，
該車(chē)以汽油為動(dòng)力時(shí)行駛的效率：
η=$\frac{W}{{Q}_{放}}$×100%
=$\frac{9×1{0}^{7}J}{2.92744×1{0}^{8}J}$×100%
≈30.7%．
（4）以電為動(dòng)力較以汽油為動(dòng)力汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)：是環(huán)保，污染小．
故答案為：23.3；偏��；30.74%；環(huán)保，污染�。�

點(diǎn)評(píng) 本題以高性能油電混合動(dòng)力車(chē)為背景，考查了功率計(jì)算公式的應(yīng)用、流體壓強(qiáng)和流速的關(guān)系、效率公式的應(yīng)用，涉及到的知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求認(rèn)真審題，靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)解題．