Question

我國迅速進入汽車社會的同時，汽車尾氣對人們的身體健康構成巨大的威協．為了減少汽車尾氣排放，提高城市的空氣質量．我國自主研發的一種油電混合動力汽車（具備內燃機、電動機兩種動力裝置），這種汽車的每種動力裝置的額定功率都是50kW，充電一次可貯存200kw?h的電能．
（1）若該車只由電動機提供動力，每次充電后，可正常工作多少小時？
（2）目前車用乙醇汽油的熱值約為4.0×10⁷J/kg，經測量，汽車每消耗1kg的這種汽油就要向空氣中排放2.2kg的二氧化碳，汽車行駛消耗一次充電的電能，相當減少向空氣排放多少千克二氧化碳？
（3）如果該車動力裝置的機械效率為75%，它正常工作1min所做的有用功是多少J？

Answer 1

解：（1）∵電動機正常工作，
∴電動機的電功率：P=P_額=50kW，
∵P=，
∴每次充電后，正常工作的時間：
t===4h；
（2）∵Q_放=mq=200kw?h=200×3.6×10⁶J=7.2×10⁸J，
∴消耗一次充電的電能節約汽油的質量：
m===18kg，
由題知，減少排放的二氧化碳質量：
M=2.2×m=2.2×18kg=39.6kg；
（3）正常工作1min消耗的能量：
W_總=Pt=50×10³W×60s=3×10⁶J，
∵η=，
∴所做的有用功：
W_有=η×W_總=75%×3×10⁶J=2.25×10⁶J．
答：（1）每次充電后，可正常工作4h；
（2）汽車行駛消耗一次充電的電能，相當減少向空氣排放39.6kg的二氧化碳；
（3）該車正常工作1min所做的有用功是2.25×10⁶J．
分析：（1）知道儲存的電能和電動機的額定功率，利用P=求正常工作的時間；
（2）200kw?h的電能若由燃燒汽油獲得，根據Q_放=mq，求出需要汽油的質量；再根據“汽車每消耗1kg的這種汽油就要向空氣中排放2.2kg的二氧化碳”求減少的二氧化碳的質量；
（3）知道該車動力裝置的功率，利用P=求正常工作1min消耗的能量（總能量）又知道該車動力裝置的機械效率，利用效率公式求所做的有用功．
點評：本題是一道電學與熱學的綜合應用題，與實際生活相聯系，利用所學知識解決實際問題，根據要求認真審題找出有用信息是本題的關鍵．