Question

2．2013年“霧霾”成為全社會關(guān)注的熱點(diǎn)，一月份的十幾天我國中東部的大部分地區(qū)被霧霾籠罩，空氣質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到了嚴(yán)重污染．為了緩解空氣污染，電
動機(jī)車作為新能源汽車的主力軍將大力發(fā)展并逐步代替現(xiàn)在的燃油汽車．如圖12所示為國內(nèi)某廠商剛剛發(fā)布的名為“秦”高性能電動汽車，“秦”百公里加速   時間僅為6秒，最高時速可達(dá)180km/h，百公里綜合油耗僅2L，在純電狀態(tài)下可行  駛50公里．“秦”電動機(jī)效率為80%，電池為磷酸鐵鋰電池，電池電壓500V，容量 20Ah，充電時間約為6小時．
（1）燃油汽車的發(fā)動機(jī)通常是汽油機(jī)，從能源可否再生角度來看，汽油是不可再生能源；發(fā)動機(jī)工作時，做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）“秦”行駛時電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能供電動機(jī)使用．汽車在行駛時對路面的壓力比靜止時變小（選填“增大”、“減小”或“不變”）．
（3）“秦”在充滿電后電池存儲的電能為多少？最大行駛里程狀態(tài)下，車子行駛時所受的平均阻力為多大？
（4）若某一次行駛中“秦”消耗電能4.6kW•h，則若用效率為25%的燃油汽車需要消耗多少質(zhì)量的汽油？（結(jié)果保留兩位小數(shù)，汽油熱值為4.6×10⁷ J/kg）

Answer 1

分析 （1）①汽油是從石油中提煉出來的，石油是埋藏在地底下得生物體經(jīng)過幾百萬年的時間形成的，在短期內(nèi)不能從自然界得到補(bǔ)充，是不可再生能源；
②汽油機(jī)的做功沖程中，進(jìn)氣門和排氣門都關(guān)閉，活塞向下運(yùn)動，燃?xì)馀蛎泴�活塞做功，將�?nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）①電池提供電能時是把儲存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化電能，
②車子靜止在水平面上，車子對路面的壓力等于重力；當(dāng)流線型的車子快速行駛時，產(chǎn)生升力，車子對地面壓力減�。�
（3）①知道電池電壓U和電池的容量Q，利用電功公式W=UIt計算該電池充一次電所消耗的電能；
②根據(jù)電動機(jī)效率為80%，在純電狀態(tài)下可行駛50公里，可求得F．
（4）根據(jù)某次行駛中消耗電能4.6kW•h，知道電動機(jī)效率，可求轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能，即汽油完全燃燒得到的有用能量，知道燃油效率，可求汽油完全燃燒放出的熱量，再利用Q=mq可求得消耗的汽油質(zhì)量．

解答 解：
（1）汽車發(fā)動機(jī)是汽油機(jī)，從能源可否再生角度來看，汽油是不可再生能源；發(fā)動機(jī)工作時，做功沖程將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）電動汽車行駛時電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能供電動機(jī)使用．
小汽車外型是流線型，當(dāng)汽車高速行駛時，相同時間內(nèi)，空氣經(jīng)過上方的路程比下方路程長，流速大，壓強(qiáng)小，汽車在壓強(qiáng)差下產(chǎn)生向上的升力，汽車對路面的壓力減小，小于汽車的重力．
（3）該電池充一次電所消耗的電能：W=UIt=UQ=500V×20A×3600S=3.6×10⁷J；
已知“秦”電動機(jī)效率為80%，
則W_有=80%×3.6×10⁷J=2.88×10⁷J；
W_有=Fs，s=50km=5×10⁴m，
F=$\frac{{W}_{有}}{s}$=$\frac{2.88×1{0}^{7}J}{5×1{0}^{4}m}$=576N，
（4）消耗電能4.6kW•h轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能，即汽油完全燃燒獲取的有用能量：
W_有用1=W_電×80%=4.6kW•h×80%=4.6×3.6×10⁶J×80%=1.3248×10⁷J，
由η=$\frac{{W}_{有用1}}{{Q}_{放}}$得汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{1.3248×1{0}^{7}J}{25%}$=5.2992×10⁷J，
由Q_放=mq的需要汽油的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{5.2992×1{0}^{7}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$≈1.15kg
故答案為：（1）不可再生；做功；
（2）化學(xué)；變��；
（3）“秦”在充滿電后電池存儲的電能為2.88×10⁷J；
最大行駛里程狀態(tài)下，車子行駛時所受的平均阻力為576N；
（4）若用效率為25%的燃油汽車需要消耗1.15kg的汽油．

點(diǎn)評 本題以高性能電動汽車為背景，考查了能源分類、汽油機(jī)四沖程中的能量轉(zhuǎn)化、電能的計算、效率的計算，知識點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活運(yùn)用所學(xué)知識，屬于難題．