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九年级物理填空题一般
题目
如图甲所示是我国自主研发的一款油电混合动力汽车.该混合动力汽车启动时,内燃机不工作,车内蓄电池输出能量;当高速行驶或蓄电池储存电能过低时,内燃机启动,既可以向车轮输出能量,同时又可以向蓄电池充电.为了保护蓄电池,当电池使用到剩下最大容量的20%20\%停止供电.在某次测试中,司机驾驶该车在平直公路上以50km/h50km/h的速度匀速行驶1h1h,观察仪表盘发现这段时间内燃机消耗燃油10kg10kg,蓄电池储存的能量由最大值的30%30\%增大至最大值的80%80\%.该车行驶时所受阻力ff和车速vv的关系如图丙所示,该汽车的某些参数如表所示.(燃油热值q=4.0×107J/kg)q=4.0\times 10^{7}J/kg)

电机电池整车
输出最大功率/kW/kW输出电压/V/V最大容量/J/J质量/t/t
90903003001.2×1081.2\times 10^{8}11
(1)(1)该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机,如图乙所示是汽油机的______冲程,此时活塞______(选填"向上""向下")(选填"向上"或"向下")运动.
(2)(2)在测试过程中,该车克服阻力做的功是______JJ,蓄电池储存的能量增加了______JJ,汽车的能量利用率为______%\%.
(3)(3)若只用蓄电池提供动力且假设电能全部转化为机械能,该车在蓄电池充满电的情况下以25km/h25km/h最多可行驶______kmkm.
知识点:热机的效率II、能量转化或转移现象的分析章节:第11章 热和能 / 11.6 能量的转化和守恒

答案与解析

答案

(1)由图可知,进气门和排气门都关闭,活塞向下运动,由此可知此冲程是做功冲程;
(2)(2)由题意可知,测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h50km/h的速度匀速行驶1h1h,内燃机消耗燃油10kg10kg
10kg10kg汽油完全燃烧放出的热量为:
Q=mq=10kg×4.0×107J/kg=4.0×108JQ_{放}=mq=10kg\times 4.0\times 10^{7}J/kg=4.0\times 10^{8}J
汽车匀速行驶1h1h通过的路程为:
s=vt=50km/h×1h=50kms=vt=50km/h\times 1h=50km
汽车行驶时,燃烧汽油放出的热量,一部分转化成机械能,还有一部分转化成电能,这两部分能量是有效利用的能量;
测试过程中汽车的速度为50km/h50km/h,由图乙可知,此时的阻力为2000N2000N
克服阻力做的机械功为:
W机械=fs=2000N×50×103m=1×108JW_{机械}=fs=2000N\times 50\times 10^{3}m=1\times 10^{8}J
由于汽车行驶时,蓄电池储存的能量由最大值的30%30\%增大至最大值的80%80\%,所以蓄电池增加储存的电能W=(80%30%)×1.2×108J=6×107JW_{电}=\left(80\%-30\%\right)\times 1.2\times 10^{8}J=6\times 10^{7}J
汽车的能量利用率:
η=WQ×100%=W机械+WQ×100%=1×108J+6×107J4×108J×100%=40%\eta =\frac{{W}_{效}}{{Q}_{放}}\times 100\%=\frac{{W}_{机械}+{W}_{电}}{{Q}_{放}}\times 100\%=\frac{1×1{0}^{8}J+6×1{0}^{7}J}{4×1{0}^{8}J}\times 100\%=40\%
(3)(3)①由图乙知蓄该车行驶时所受阻力ff和车速vv成正比,设f=kvf=kv
当车速为50km/h50km/h时,阻力为2000N2000N,即2000N=k×50km/h2000N=k\times 50km/h,解得k=40Nh/kmk=40N\cdot h/km
所以车速为25km/h25km/h时,阻力大小f\’=40Nh/km×25km/h=1000N{f\’}=40N\cdot h/km\times 25km/h=1000N,此时牵引力大小F\’=f\’=1000N{F\’}={f\’}=1000N
牵引力做的功W\’=(120%)E电池最大容量=(120%)×1.2×108J=9.6×107J{W\’}=\left(1-20\%\right)E_{电池最大容量}=\left(1-20\%\right)\times 1.2\times 10^{8}J=9.6\times 10^{7}J
汽车在电池充满电的情况下以25km/h25km/h最多可行驶的路程为:
s=WF=9.6×107J1000N=9.6×104m=96kms=\frac{W′}{F′}=\frac{9.6×1{0}^{7}J}{1000N}=9.6\times 10^{4}m=96km
故答案为:(1)做功;向下;(2)1×108\left(2\right)1\times 10^{8}6×1076\times 10^{7}4040(3)96\left(3\right)96

解析

(1)由图可知,进气门和排气门都关闭,活塞向下运动,由此可知此冲程是做功冲程;
(2)(2)由题意可知,测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h50km/h的速度匀速行驶1h1h,内燃机消耗燃油10kg10kg
10kg10kg汽油完全燃烧放出的热量为:
Q=mq=10kg×4.0×107J/kg=4.0×108JQ_{放}=mq=10kg\times 4.0\times 10^{7}J/kg=4.0\times 10^{8}J
汽车匀速行驶1h1h通过的路程为:
s=vt=50km/h×1h=50kms=vt=50km/h\times 1h=50km
汽车行驶时,燃烧汽油放出的热量,一部分转化成机械能,还有一部分转化成电能,这两部分能量是有效利用的能量;
测试过程中汽车的速度为50km/h50km/h,由图乙可知,此时的阻力为2000N2000N
克服阻力做的机械功为:
W机械=fs=2000N×50×103m=1×108JW_{机械}=fs=2000N\times 50\times 10^{3}m=1\times 10^{8}J
由于汽车行驶时,蓄电池储存的能量由最大值的30%30\%增大至最大值的80%80\%,所以蓄电池增加储存的电能W=(80%30%)×1.2×108J=6×107JW_{电}=\left(80\%-30\%\right)\times 1.2\times 10^{8}J=6\times 10^{7}J
汽车的能量利用率:
η=WQ×100%=W机械+WQ×100%=1×108J+6×107J4×108J×100%=40%\eta =\frac{{W}_{效}}{{Q}_{放}}\times 100\%=\frac{{W}_{机械}+{W}_{电}}{{Q}_{放}}\times 100\%=\frac{1×1{0}^{8}J+6×1{0}^{7}J}{4×1{0}^{8}J}\times 100\%=40\%
(3)(3)①由图乙知蓄该车行驶时所受阻力ff和车速vv成正比,设f=kvf=kv
当车速为50km/h50km/h时,阻力为2000N2000N,即2000N=k×50km/h2000N=k\times 50km/h,解得k=40Nh/kmk=40N\cdot h/km
所以车速为25km/h25km/h时,阻力大小f\’=40Nh/km×25km/h=1000N{f\’}=40N\cdot h/km\times 25km/h=1000N,此时牵引力大小F\’=f\’=1000N{F\’}={f\’}=1000N
牵引力做的功W\’=(120%)E电池最大容量=(120%)×1.2×108J=9.6×107J{W\’}=\left(1-20\%\right)E_{电池最大容量}=\left(1-20\%\right)\times 1.2\times 10^{8}J=9.6\times 10^{7}J
汽车在电池充满电的情况下以25km/h25km/h最多可行驶的路程为:
s=WF=9.6×107J1000N=9.6×104m=96kms=\frac{W′}{F′}=\frac{9.6×1{0}^{7}J}{1000N}=9.6\times 10^{4}m=96km
故答案为:(1)做功;向下;(2)1×108\left(2\right)1\times 10^{8}6×1076\times 10^{7}4040(3)96\left(3\right)96

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