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九年级物理解答题一般
题目
图甲是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车.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能量过低时,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；当车辆需要全力加速时,内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量.为了保护蓄电池,当电池使用到剩下最大容量的25%25\%停止供电.该车行驶时所受阻力ff和车速vv的关系如图乙所示,汽车的某些参数如表所示.(q汽油=4.6×107J/kg)(q_{汽油}=4.6\times 10^{7}J/kg)
电机输出最大功率/kW/kW4040
电池输出电压/V/V300300
最大容量/J/J1.0×1081.0\times 10^{8}
整车质量/t/t1.81.8

(1)(1)某次测试中,该车以50km/h50km/h的速度在平直公路上匀速行驶1h1h,观察仪表盘,发现这段时间内燃机消耗汽油5kg5kg,蓄电池储存的能量由最大值的45%45\%增大至75%75\%,求:
①5kg5kg汽油完全燃烧放出的热量；
②本次测试汽车的能量利用率（结果保留一位小数）.
(2)(2)另一次测试中,只用蓄电池提供动力且输出电能全部转化为机械能,该车在电池充满电的情况下以60km/h60km/h的速度最多可行驶多少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）①5kg5kg汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq汽油=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108JQ_{放}=mq_{汽油}=5kg\times 4.6\times 10^{7}J/kg=2.3\times 10^{8}J；
②由图乙可知，当车的速度为50km/h50km/h时汽车受到的阻力：f=1000Nf=1000N，
由于车匀速行驶，车受到的阻力与牵引力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，车的牵引力F=f=1000NF=f=1000N，
由v=stv=\frac{s}{t}可知，车1h1h内行驶的路程：s=vt=50km/h×1h=50kms=vt=50km/h\times 1h=50km，
车所做的机械功：W=Fs=1000N×50×1000m=5×107JW=Fs=1000N\times 50\times 1000m=5\times 10^{7}J，
蓄电池增加的电能：W电=(75%−45%)×1.0×108J=3×107JW_{电}=\left(75\%-45\%\right)\times 1.0\times 10^{8}J=3\times 10^{7}J，
车获得的有用功：W总=W+W电=5×107J+3×107J=8×107JW_{总}=W+W_{电}=5\times 10^{7}J+3\times 10^{7}J=8\times 10^{7}J，
本次测试汽车的能量利用率：η=W总Q放×100%=8×107J2.3×108J×100%≈34.8%\eta =\frac{{W}_{总}}{{Q}_{放}}\times 100\%=\frac{8×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}\times 100\%\approx 34.8\%；
(2)(2)根据题意可知，电池一次能提供的电能：W\’=(1−25%)×1.0×108J=7.5×107J{W\’}=\left(1-25\%\right)\times 1.0\times 10^{8}J=7.5\times 10^{7}J，
根据题意可知，车获得的机械能：W机械=W\’=7.5×107JW_{机械}={W\’}=7.5\times 10^{7}J，
由图乙可知，当车速为60km/h60km/h时，车此时受到的阻力f\’=1500N{f\’}=1500N，
由于车匀速行驶，车受到的阻力与牵引力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，车的牵引力F\’=f\’=1500N{F\’}={f\’}=1500N，
由W=FsW=Fs可知，该车行驶的路程：s\’=W机械F′=7.5×107J1500N=50000m=50km{s\’}=\frac{{W}_{机械}}{F′}=\frac{7.5×1{0}^{7}J}{1500N}=50000m=50km。
答：（1）①5kg5kg汽油完全燃烧放出的热量为2.3×108J2.3\times 10^{8}J；
②本次测试汽车的能量利用率为34.8%34.8\%；
(2)(2)该车在电池充满电的情况下以60km/h60km/h的速度最多可行驶50km50km。

解析

（1）①5kg5kg汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq汽油=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108JQ_{放}=mq_{汽油}=5kg\times 4.6\times 10^{7}J/kg=2.3\times 10^{8}J；
②由图乙可知，当车的速度为50km/h50km/h时汽车受到的阻力：f=1000Nf=1000N，
由于车匀速行驶，车受到的阻力与牵引力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，车的牵引力F=f=1000NF=f=1000N，
由v=stv=\frac{s}{t}可知，车1h1h内行驶的路程：s=vt=50km/h×1h=50kms=vt=50km/h\times 1h=50km，
车所做的机械功：W=Fs=1000N×50×1000m=5×107JW=Fs=1000N\times 50\times 1000m=5\times 10^{7}J，
蓄电池增加的电能：W电=(75%−45%)×1.0×108J=3×107JW_{电}=\left(75\%-45\%\right)\times 1.0\times 10^{8}J=3\times 10^{7}J，
车获得的有用功：W总=W+W电=5×107J+3×107J=8×107JW_{总}=W+W_{电}=5\times 10^{7}J+3\times 10^{7}J=8\times 10^{7}J，
本次测试汽车的能量利用率：η=W总Q放×100%=8×107J2.3×108J×100%≈34.8%\eta =\frac{{W}_{总}}{{Q}_{放}}\times 100\%=\frac{8×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}\times 100\%\approx 34.8\%；
(2)(2)根据题意可知，电池一次能提供的电能：W\’=(1−25%)×1.0×108J=7.5×107J{W\’}=\left(1-25\%\right)\times 1.0\times 10^{8}J=7.5\times 10^{7}J，
根据题意可知，车获得的机械能：W机械=W\’=7.5×107JW_{机械}={W\’}=7.5\times 10^{7}J，
由图乙可知，当车速为60km/h60km/h时，车此时受到的阻力f\’=1500N{f\’}=1500N，
由于车匀速行驶，车受到的阻力与牵引力是一对平衡力，根据二力平衡条件可知，车的牵引力F\’=f\’=1500N{F\’}={f\’}=1500N，
由W=FsW=Fs可知，该车行驶的路程：s\’=W机械F′=7.5×107J1500N=50000m=50km{s\’}=\frac{{W}_{机械}}{F′}=\frac{7.5×1{0}^{7}J}{1500N}=50000m=50km。
答：（1）①5kg5kg汽油完全燃烧放出的热量为2.3×108J2.3\times 10^{8}J；
②本次测试汽车的能量利用率为34.8%34.8\%；
(2)(2)该车在电池充满电的情况下以60km/h60km/h的速度最多可行驶50km50km。

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