Question

17．近幾年環(huán)保低碳風(fēng)勁吹，混合動力汽車已成為車展上的“常客”．2010年3月，我國自行研制的一款混合動力汽車也在北京車展上展出．混合動力汽車啟動時，內(nèi)燃機(jī)并不工作，動力電池通過驅(qū)動電機(jī)向車輪輸送能量；當(dāng)高速行駛或動力電池儲存電能過低時，內(nèi)燃機(jī)啟動，既可以向車輪輸送能量，也可以同時給動力電池充電；當(dāng)車輛需要全力加速時，內(nèi)燃機(jī)和動力電池還可以同時給動力電池充電；當(dāng)車輛需要全力加速時，內(nèi)燃機(jī)和動力電池還可以同時向車輪輸送能量．
（1）該混合動力汽車啟動時，若驅(qū)動電機(jī)兩端的電壓為250V，通過的電流為80A，則驅(qū)動電機(jī)的電功率為多大？
（2）該混合動力汽車所用的磷酸鐵鋰動力電池可儲存的最大電能為2.88×10⁷J，若充電電壓為320V，充電電流為50A，則對動力電池充電的時間最長為多少？（充電時無能量損耗）
（3）該混合動力汽車在平直公路上以72km/h勻速行駛10min后，其內(nèi)燃機(jī)消耗了汽油1.2kg，假設(shè)汽油完全燃燒所釋放能量的一半轉(zhuǎn)化為牽引力做功和給動力電池充電，其中動力電池儲存的電能增加了7.2×10⁶J，試求汽車受到的阻力是多大？（汽油的熱值q=4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）由P=UI計(jì)算驅(qū)動電機(jī)的電功率；
（2）由W=UIt計(jì)算對動力電池充電的時間；
（3）先計(jì)算汽油不完全燃燒釋放的熱量，汽油用來做功的能量就等于釋放的熱量減去動力電池增加的能量，汽車克服阻力做功，根據(jù)公式W=Fs，可求汽車受到的阻力．

解答 解：
（1）驅(qū)動電機(jī)的電功率：
P=UI=250V×80A=2×10⁴W；
（2）由W=UIt可得，對動力電池充電的時間：
t=$\frac{W}{UI}$=$\frac{2.88×1{0}^{7}J}{320V×50A}$=1800s=0.5h；
（3）汽油完全燃燒放出的熱量：Q_放=qm=4.6×10⁷J/kg×1.2kg=5.52×10⁷J，
汽車牽引力做的功：W=50%Q_放-W_電=0.5×5.52×10⁷J-7.2×10⁶J=2.04×10⁷J
汽車行駛時間為：t=10min=$\frac{1}{6}$h
汽車行駛路程：S=vt=72km/h×$\frac{1}{6}$h，
h=12km=1.2×10⁴m，
汽車牽引力做功等于克服阻力做功W=F_阻s，
所以阻力為：F_阻=$\frac{W}{s}$=$\frac{2.04×1{0}^{7}J}{1.2×1{0}^{4}m}$=1700N
答：（1）驅(qū)動電機(jī)的電功率為2×10⁴W；
（2）對動力電池充電的時間最長為0.5h；
（3）汽車受到的阻力是1700N．

點(diǎn)評 本題考查消耗電功率的計(jì)算，通電時間的計(jì)算，以及汽油做功的計(jì)算和汽車所受阻力的計(jì)算．熟練運(yùn)用公式、理解題意即可解答．