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汽车的刹车系统

目前大多数汽车刹车采用油压制动,其原理是驾驶员踩下刹车踏板,向刹车总泵中的刹车油施加压力,通过管路传递到每个车轮刹车卡钳的活塞上,卡钳夹紧刹车盘从而产生巨大摩擦力令车辆减速。从时速100公里到静止可能只需要几秒而已,可见刹车系统承受着巨大的负荷。

油压制动刹车时消耗的动能最终被释放掉,形成了能源的浪费,为节约能源,现在的混合动力汽车采用再生制动器,它能把汽车刹车制动时消耗的动能转化为电能储存在蓄电池中,同时产生汽车所需的制动力,从而有效减少了汽车的燃油消耗和制动器摩擦片的磨损。储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,直至汽车停止的过程中,通过发电机将动能转化为电能的效率。

(1) 油压制动刹车在刹车过程中,将动能转化为,而再生制动器将动能转化为能进行储存;
(2) 汽车在行驶过程中,很多部位会发热,如:①发动机外壳发烫,②轮胎发热;③刹车片发热;④水箱中的水变热,其中属于通过做功改变内能的是______; A. ②④ B. ①③ C. ②③ D. ①②③④
(3) 测试时,汽车在大小为1000N的牵引力作用下,以25m/s的速度正常行驶100m。此过程中,汽车牵引力的功率为W。如果汽车在制动时产生恒定的刹车阻力为1.0×104N,该制动过程中汽车行驶的路程与时间的关系如图甲所示,则在0~0.5s内汽车克服刹车阻力所做的功为J;
(4) 某次测试中,先让汽车正常行驶,然后关闭发动机,分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下,汽车通过的路程s与对应的速度大小v,计算出动能Ek , 画出Ek随s变化的图像如图乙所示,则图中表示开启再生制动器的图线是
(5) 若汽车正常行驶时的动能为4×105J,某时刻关闭发动机,并同时开启再生制动器,由图像可知最终有J的动能转化为内能,由图像可以求出此次测试中的储能效率为
【考点】
热机的效率;
【答案】

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混合动力汽车

如图甲是我国自主研制生产的一种环保混合动力实验汽车。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电能过低时,内燃机启动,既可以向车轮输出能量,同时可以向蓄电池充电;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。测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h,观察仪表盘,发现这段时间内燃机消耗燃油10kg,蓄电池储存的能量由最大值的60%增大至最大值。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图乙所示。蓄电池储存的最大能量为1.0×108J,蓄电池额定功率为25kW。(汽油的热值为4.6×107J/kg)

(1) 该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机,汽油机工作时,实现内能转化为机械能的是冲程,若飞轮转速是1800r/min,则每秒完成个工作循环。
(2) 下列说法错误的是(  ) A. 行驶过程中轮胎发热,轮胎内能一定增大 B. 汽车冷却系统用水来冷却,这是利用水的比热容大 C. 使轮胎形变的力是轮胎对地面的压力 D. 汽车设计为流线型,则该车在高速行驶时对路面的压力会比静止时小
(3) 在此测试过程中,该车牵引力做的功是J。在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能,“客运效率”指每消耗单位能量时对应的载客数和行驶路程的乘积,即客运效率=人数×路程/消耗能量。1人骑电动自行车,每消耗106J的能量可行驶20km,则此电动自行车与这辆汽车(测试过程车内有2人)的客运效率之比是
(4) 测试过程中该车内燃机能量转化效率为(结果精确到0.1%)。若内燃机不工作,车内蓄电池输出能量,该车能否保持50km/h的速度匀速行驶?
(5) 该车制动减速的过程中,机械能转化为电能和内能,当该车在平直轨道上制动减速时,转化的电能W1与内能W2之比为9:16,如图丙是机械能的变化量∆W与速度变化量∆v的关系图像,若该车从22m/s开始减速,转化的电能为3.6×104J,则该车的速度将会减小到m/s。

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