Question

5．國產某品牌新型油電混合動力汽車的整車質量為1600kg，車輪與地面的總接觸面積為400cm²．
（1）如圖所示，當該車靜止在水平地面上充電時，對地面的壓強是多少？
（2）普通汽車剎車時動能全部用于克服與地面的摩擦力做功，該油電混合車在關閉發(fā)動機后，動能除用于克服與地面的摩擦力做功外，其余能量全部通過小型發(fā)電機轉化為電能儲存在蓄電池中．如圖所示的兩條圖線，分別是同樣車型的普通汽車和該油電混合車在某次測試時剛剛關閉發(fā)動機后，動能 E_k與路程 s 的變化曲線．設兩車受到的摩擦力大小相等，根據圖象求本次測試中油電混合動力汽車獲得的電能最多相當于節(jié)約了多少汽油？（汽油的熱值為 q=4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）該車靜止在水平地面上充電時，對地面的壓力等于重力，根據壓強公式求壓強；
（2）分析汽車動能E_k與路程S的變化曲線：直線中動能減小的過程是均勻的，曲線動能減小的過程是不均勻，而汽車通過小型發(fā)電機將減速運動時的部分動能轉化為電能和內能，其動能減小的過程是不均勻的，據此進行選擇；
對普通汽車，由圖象根據W=fs求阻力大小，求出油電混合車通過的距離為s′=40米，克服阻力消耗的能量，求出轉化為的電能，根據根據W_電=mq求相當于節(jié)約了汽油的質量m．

解答 解：（1）當該車靜止在水平地面上充電時，對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}=\frac{G}{S}=\frac{mg}{S}=\frac{1600kg×10Nkg}{400×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=4×10⁵Pa；
（2）因為小型發(fā)電機將減速運動時的部分動能轉化為電能儲存在蓄電池中，還有一部分動能要克服摩擦力，轉化為內能，所以其減小的過程是不均勻的，所以動能變化是圖中的曲線．
由圖知，對直線（普通汽車）開始的能量為W=4×10⁵J，通過的距離為s=100m，則阻力：
f=$\frac{W}{s}=\frac{4×1{0}^{5}J}{100m}$=4000N，故等于油電混合車受到的阻力，
由圖知油電混合車通過的距離為s′=40米，克服阻力消耗的能量為W′=fs′=4000N×40m=1.6×10⁵J，則獲得的電能W_電=4×10⁵J-1.6×10⁵J=2.4×10⁵J，
根據W_電=mq
獲得的電能最多相當于節(jié)約了汽油的質量：
m=$\frac{2.4×1{0}^{5}J}{4.6×1{0}^{7}J/kg}$=5.2×10^-3kg；
答：（1）當該車靜止在水平地面上充電時，對地面的壓強是多4×10⁵Pa；
（2）動力汽車獲得的電能最多相當于節(jié)約了5.2×10^-3kg汽油．

點評 本題考查能量的轉化及功、效率公式的應用，關鍵是從圖象獲取有效的信息，正確判斷反應油電車對應的圖象．有難度．