Question

16．某款新型電動汽車的性能參數如表所示，請回答下列問題．
（1）電動機是電動汽車的核心部件，電動機正常工作時，電能轉化為機械能，電動機的工作原理是通電線圈在磁場中受力轉動．
（2）電動機正常工作時，通過線圈的電流是多大？
（3）同類型號的燃油汽車在同等條件下百公里消耗汽油為10L，請通過計算比較兩種汽車的百公里能耗，并說明能耗不同的主要原因．汽油的密度ρ=0.7×10³kg/m³，汽油的熱值q=4.6×10⁷J/kg．
（4）汽車在某段公路上勻速行駛時，進入某超聲測速區域，如圖所示．當該車運動到距測速儀370m時，測速儀向該車出一超聲波信號，2s后收到從車返回的信號，超聲波在空氣中傳播速度為340m/s，求該車的速度．

工作電壓	400V
電動機功率	40kW
百公里耗電量	15kW•h

Answer 1

分析 （1）電動機制作原理是利用通電線圈在磁場中受力轉動原理工作的，是電能轉化為機械能；
（2）知道電動機工作的電壓和功率，根據P=UI求出通過線圈的電流；
（3）知道燃油汽車行駛100km消耗汽油的體積，根據ρ=$\frac{m}{V}$求出消耗汽油的質量，利用Q_放=mq求出汽油完全燃燒釋放的熱量，根據1kW•h=3.6×10⁶J得出電動汽車行駛100km消耗的電能，根據能量的轉化效率比較兩者能耗不同的原因；
（4）根據題意得出超聲測速儀發出的信號后與汽車相遇的時間，超聲波單趟的路程和汽車行駛的路程之和
即為發出超聲波時到汽車的距離，根據v=$\frac{s}{t}$得出等式即可求出汽車的速度．

解答 解：（1）電動機正常工作時，將電能轉化為機械能，是利用通電線圈在磁場中受力轉動原理工作的；
（2）電動機正常工作時，由P=UI可得，通過線圈的電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{40×1{0}^{3}W}{400V}$=100A；
（3）燃油汽車行駛100km消耗汽油的體積：
V=10L=10dm³=0.01m³，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，燃油汽車行駛100km消耗汽油的質量：
m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.01m³=7kg，
汽油完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=mq=7kg×4.6×10⁷J/kg=3.22×10⁸J，
電動汽車行駛100km消耗的電能：
W=15kW•h=15×3.6×10⁶J=5.4×10⁷J，
內燃機工作時，是燃油燃燒時將化學能轉化為內能再將內能轉化為機械能，能源的利用率較低，
電動機正常工作時，將電能轉化為機械能，能源利用率較高，
所以，每百公里電動汽車消耗的能源小于燃油汽車消耗的能源；
（4）設汽車的速度為v，超聲測速儀發出的信號$\frac{2s}{2}$=1s后與汽車相遇，
由v=$\frac{s}{t}$可得，在這段時間內，汽車的路程與超聲波的路程關系式為：
v×1s+340m/s×1s=370m，
解得：v=30m/s．
答：（1）機械；通電線圈在磁場中受力轉動；
（2）電動機正常工作時，通過線圈的電流是100A；
（3）燃油汽車每百公里耗能3.22×10⁸J，電動汽車每百公里耗能5.4×10⁷J，兩種汽車百公里能耗不同的主要原因是燃油汽車能源的利用低、電動汽車能源的利用率高；
（4）該車的速度為30m/s．

點評 本題考查了電動機的工作原理和能量的轉化以及密度公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式、速度公式的應用，知道燃油汽車能源的利用率比電動汽車能源的利用率低是關鍵．