Question

9．利用新能源的純電動(dòng)汽車，它的車體全部采用碳纖維材質(zhì)構(gòu)成，能有效減少車身重力，電動(dòng)機(jī)可以提供170Hp（馬力）的最大功率，裝配一組22kw•h的鋰離子電池，該車0-100km/h加速時(shí)間為7.2s，最高車速可達(dá)150km/h，充滿電后可行駛130-160km（g=10N/kg，計(jì)算結(jié)果保留1位小數(shù)），請(qǐng)你根據(jù)以上信息回答下列問題：
（1）車體全部采用碳纖維材質(zhì)構(gòu)成，能有效減少車身重力的原因是在體積相同的情況下，碳纖維材質(zhì)的密度比鋼小，純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)是污染小、充電后的行駛里程較短（各寫出一條）．
（2）電動(dòng)汽車的質(zhì)量是2t，每只輪胎著地面積為100cm²，計(jì)算電動(dòng)汽車靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？
（3）電動(dòng)汽車充滿電后，以最大功率運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是多少？（1Hp=735W）
（4）電動(dòng)汽車以最大功率，以144km/h勻速行駛時(shí)，受到的阻力是多大？

Answer 1

分析 （1）碳纖維的密度比鋼制、鋁合金小，用碳纖維制作的球拍重量輕；電動(dòng)汽車使用過程中不會(huì)產(chǎn)生廢氣，與傳統(tǒng)汽車相比根本不存在大氣污染的問題，高效率，無噪音，噪聲低等，從電池方面和能源方面分析缺點(diǎn)；
（2）電動(dòng)汽車四腳著地時(shí)，受力面積應(yīng)為四只輪胎的總面積；電動(dòng)汽車對(duì)地面的壓力大小等于其重力；最后運(yùn)用壓強(qiáng)公式計(jì)算即可．
（3）根據(jù)題意求出電動(dòng)汽車的最大功率，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出運(yùn)行的時(shí)間；
（4）知道汽車行駛的速度和最大功率，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出牽引力的大小，再根據(jù)勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力求出阻力的大�。�

解答 解：（1）新能源的純電動(dòng)車，車體全部采用碳纖維材質(zhì)構(gòu)成，因?yàn)樘祭w維材質(zhì)的 密度比鋼小，所以在體積相同的情況下，能有效減少車身重力；
純電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)：污染小，高效率、噪聲低等，缺點(diǎn)：一是電池成本較高，電池的能量密度較低，充電后的行駛里程較短等問題；純電動(dòng)汽車本身投資比燃油汽車貴，其使用電力要建設(shè)發(fā)電廠，建設(shè)輸電配電設(shè)施，還要建設(shè)充電站，還要建設(shè)蓄電池廠等；
（2）電動(dòng)汽車的重力：
G=mg=2×1000kg×10N/kg=20000N，
電動(dòng)汽車對(duì)地面的壓力：
F=G=20000N，
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{20000N}{4×1×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=5×10⁵Pa；
（3）電動(dòng)汽車的最大功率：
P=170Hp=170×735W=124950W=124.95kW，
由P=$\frac{W}{t}$可得，運(yùn)行的時(shí)間：
t=$\frac{W}{P}$=$\frac{22kW•h}{124.95kW}$≈0.18h；
（4）汽車行駛的速度：
v=144km/h=40m/s，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可得，牽引力的大�。�
F′=$\frac{P}{v}$=$\frac{124950W}{40m/s}$=3123.75N，
因汽車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力求出阻力的大小，
所以，受到的阻力f=F′=3123.75N．
答：（1）密度；污染��；充電后的行駛里程較短；
（2）電動(dòng)汽車靜止時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是5×10⁵Pa．
（3）電動(dòng)汽車充滿電后，以最大功率運(yùn)動(dòng)，運(yùn)行的時(shí)間是0.18h；
（4）電動(dòng)汽車以最大功率，以144km/h勻速行駛時(shí)，受到的阻力是3123.75N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了重力公式、壓強(qiáng)公式、功率公式和二力平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等，計(jì)算過程要注意單位的換算．