Question

15．節(jié)能混合動力車是一種可以利用汽油及所儲存電能作為動力來源的汽車．有一質量m=1000kg的混合動力轎車，發(fā)動機的輸出功率恒為P=50kW．當駕駛員剎車時，發(fā)動機功率不變，發(fā)動機功率用于供給發(fā)電機工作從而為電池充電，發(fā)動機輸送給發(fā)電機的能量最后有50%轉化為電池的電能．假設轎車在上述運動過程中所受阻力保持不變．求
（1）如果轎車以90km/h在平直公路上勻速行駛，所受阻力F_阻的大�。�
（2）某一次減速過程持續(xù)了6s，求獲得的電能E_電；
（3）轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E_電，利用電動機驅動（假定該過程效率100%），維持在72km/h勻速運動的距離L'．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)汽車勻速行駛時，牽引力等于阻力，結合P=Fv求出阻力的大小．
（2）根據(jù)動能定理求出發(fā)電機的輸出功率，從而得出電源獲得的電能．
（3）在此過程中，由能量轉化及守恒定律可知，僅有電能用于克服阻力做功，根據(jù)E_電=F_阻L′即可求解．

解答 解：（1）汽車牽引力與輸出功率關系為  P=F_牽v
將P=50kW，v=90km/h=25m/s代入得
    ${F_牽}=\frac{P}{v}=2×{10^3}N$
當轎車勻速行駛時，牽引力與阻力大小相等，有  ${F_阻}=2×{10^3}N$
（2）在減速過程中電源獲得的電能為  E_電=Pt•50%=50×10³×6×50%=150×10³J=150kJ
（3）v′=72km/h=20m/s
根據(jù)題設，轎車在平直公路上勻速行駛時受到的阻力仍為  ${F_阻}=2×{10^3}N$
電動機的功率  P'=F_牽v'=F_阻v'=40kW
運動的時間  $t'=\frac{E_電}{P'}=\frac{15}{4}=3.75s$
則維持在72km/h勻速運動的距離 L'=v't'=75m
答：
（1）如果轎車以90km/h在平直公路上勻速行駛，所受阻力F_阻的大小是2×10³N．
（2）某一次減速過程持續(xù)了6s，獲得的電能E_電是150kJ．
（3）維持在72km/h勻速運動的距離L'是75m．

點評 此題的關鍵要理清汽車的運動情況，明確勻速運動時牽引力與阻力大小相等，搞清能量是如何轉化的．