Question

【題目】某款新型電動汽車的性能參數如表所示，請回答下列問題．

工作電壓	400V
電動機功率	40kW
百公里耗電量	15kWh

（1）電動機是電動汽車的核心部件，電動機正常工作時，電能轉化為能，電動機的工作原理是 ．
（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=4.5×107J/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．

Answer 1

【答案】
（1）機械；通電線圈在磁場中受力轉動
（2）

解：電動機正常工作時，由P=UI可得，

通過線圈的電流：I= = =100A

答：電動機正常工作時，通過線圈的電流是100A.

（3）

解：燃油汽車行駛100km消耗汽油的體積：V=10L=10dm3=0.01m3，

由ρ= 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×4.5×107J/kg=3.15×108J，

電動汽車行駛100km消耗的電能：W=15kWh=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；

答：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）

解：設汽車的速度為v，超聲測速儀發出的信號 =1s后與汽車相遇，

由v= 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：該車的速度為30m/s．

【解析】（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= 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1kWh=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．
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．
【考點精析】掌握燃料的熱值是解答本題的根本，需要知道熱值（q ）：1千克某種燃料完全燃燒放出的熱量，單位是：焦耳/千克．燃料燃燒放出熱量計算：Q放 =qm；（Q放 是熱量，單位是：焦耳；q是燃燒值，單位是：焦/千克；m 是質量，單位是：千克．