Question

11．阅读短文，回答问题．
为节约能源，某型号汽车在关闭发动机后，通过小型发电机将减速运动时的部分动能转化为电能储存在蓄电池中．表中所示是该型号汽车的部分技术参数，其中储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机，直至汽车停止的过程中，通过发电机将动能转化为电能的效率．耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积．测试中，先让汽车正常行驶，然后关闭发动机，分别测出开启和关闭发电机两种情况下，汽车通过的路程s与对应的速度大小v，计算出动能E_k，作出E_k-s图象，如图所示．

××型汽车
总质量（kg）	1200
储能效率（%）	60
耗油量（L/100km）	10

（1）发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，还有部分能量转化为内能．
（2）汽车正常行驶100km，消耗燃油的质量为7kg，完全燃烧这些燃油产生的热量为3.22×10⁸J（燃油的密度ρ=0.7×10³kg/m³，热值q=4.6×10⁷J/kg）．
（3）测试时，汽车在大小为800N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m．此过程中，汽车D．
A．受到的阻力为1.2×10⁴N              B．行驶的时间为20s
C．牵引力做的功为3.2×10⁸J             D．牵引力的功率为20kW
（4）由图象可知，表示开启发电机进行测试的图线是②（选填“①”或“②”），判断的依据是开启发电机时能量转化快．
（5）若汽车正常行驶时的动能E_k0=3.75×10⁵J，某时刻关闭发动机，同时发电机开始工作，最终有1.5×10⁵J的动能转化为内能．

Answer 1

分析 （1）发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，电流通过线圈时要产生热量．
（2）耗油量是指汽车正常行驶100km消耗燃油的体积，知道燃油的密度，可利用公式m=ρV计算质量，又知道燃油的热值，可利用公式Q=mq计算燃料燃烧放出的热量．
（3）A、汽车匀速行驶，在水平方向上受到的牵引力与阻力是一对平衡力，从而可以判断阻力的大小．
B、知道路程和速度，可利用公式t=$\frac{s}{v}$计算时间．
C、已知牵引力和移动的距离，可利用公式W=FS计算牵引力做的功．
D、知道牵引力做的功和时间，可利用公式P=$\frac{W}{t}$计算牵引力的功率．
（4）从图象中可以看出，汽车做匀速直线运动时速度不变，动能不变，当关闭发动机后，速度减小，动能减小，但动能与速度的平方成正比，因此动能与路程的图象应是②．
（5）知道汽车的储能效率，从而可以计算出动能转化为内能的效率，再利用公式W内=E_k0η计算内能的多少．

解答 解：（1）在发电过程中，动能除了转化为电能外，由于线圈有电阻，电流通过线圈时要产生热量，还有部分能量转化为内能．
（2）因为V=10L=10dm³=0.01m³，ρ=0.7×10³kg/m³
由密度公式可知，消耗燃油的质量为：m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.01m³=7kg；
已知q=4.6×10⁷J/kg，燃油完全燃烧产生的热量为：Q_放=mq=7kg×4.6×10⁷J/kg=3.22×10⁸J．
（3）汽车在大小为800N的牵引力作用下，以25m/s的速度正常行驶1000m．
A、汽车匀速行驶，在水平方向上受到的牵引力与阻力是一对平衡力，因此牵引力为800N，阻力也为800N，故A错误；
B、由v=$\frac{s}{t}$可得，行驶的时间为：t=$\frac{s}{v}$=$\frac{1000m}{25m/s}$=40s，故B错误；
C、牵引力做的功为：W=Fs=800N×1000m=8×10⁵J，故C错误；
D、牵引力的功率为：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{8×1{0}^{5}J}{40s}$=20000W=20kW，故D正确；
故选D．
（4）从图象中可以看出，汽车做匀速直线运动时速度不变，动能不变，当关闭发动机后，速度减小，动能减小，但动能与速度的平方成正比，因此动能与路程的图象应是②．
（5）因为储能效率60%，
所以动能转化为内能的效率为：η=1-60%=40%，
而E_k0=3.75×10⁵J，
所以W_内=E_k0η=3.75×10⁵J×40%=1.5×10⁵J．
故答案为：（1）内；  
（2）7；3.22×10⁸；
（3）D；
（4）②；开启发电机时能量转化快；
（5）1.5×10⁵．

点评 本题考查的知识点有，发电机的工作原理，质量、热量、阻力、时间、功、功率、转化效率的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，还要学会从所给信息中找到有用的数据．