登录
7. 目前在路面上行驶的大多数燃油轿车刹车时采用的是传统制动系统——将汽车的动能通过与刹车片摩擦最终转为内能释放到空气中，造成了能源的浪费。为节约能源，我国制造的新能源混合动力汽车在传统制动系统的基础上加入了能量再生制动系统，能量再生制动系统能把汽车刹车时消耗的部分机械能转化为电能而储存起来，同时产生汽车所需的制动力，从而有效减少机械制动器中摩擦片的磨损。在能源和环保的压力下，新能源汽车无疑将成为未来汽车的发展方向，如图是某款新能源智能汽车。中国新能源智能汽车快速发展，新能源智能汽车融合汽车制造、计算芯片、人工智能、大数据、云计算、信息通信等多个高新技术产业，由于其具备产业深度融合、技术体系复杂、价值链长等特点，已经成为国际公认的汽车产业发展战略方向。根据上述信息回答下列问题：
(1)某司机制动反应时间为0.5 s，这段时间某新能源汽车保持原速前行了10 m，则汽车刹车前的速度为 m/s。
(2)某新能源汽车行驶一段距离共消耗了2 kg汽油，则汽油完全燃烧放出的热量为 J。($q_{汽油}=4.6×10^7 J/kg$)
(3)若该新能源汽车的质量为2 000 kg，刹车时轮胎与路面间的摩擦阻力为车重的$\frac{1}{10}$，滑行距离为40 m，则该车克服摩擦力做功为 J。($g$取10 N/kg)
(4)该新能源汽车在刹车时受到水平路面的摩擦力一定，仅使用传统制动系统与同时使用两种系统相比较，同时使用两种系统的刹车距离更短。请从做功与能量的转化角度解释其中的原因：
。
(5)以电动汽车为代表的新能源汽车有很多优势，但也还存在很多技术难题，需要进一步突破完善，请提出一项你认为目前电动汽车使用时存在的问题：。
(1)某司机制动反应时间为0.5 s，这段时间某新能源汽车保持原速前行了10 m，则汽车刹车前的速度为 m/s。
(2)某新能源汽车行驶一段距离共消耗了2 kg汽油，则汽油完全燃烧放出的热量为 J。($q_{汽油}=4.6×10^7 J/kg$)
(3)若该新能源汽车的质量为2 000 kg，刹车时轮胎与路面间的摩擦阻力为车重的$\frac{1}{10}$，滑行距离为40 m，则该车克服摩擦力做功为 J。($g$取10 N/kg)
(4)该新能源汽车在刹车时受到水平路面的摩擦力一定，仅使用传统制动系统与同时使用两种系统相比较，同时使用两种系统的刹车距离更短。请从做功与能量的转化角度解释其中的原因：
。
(5)以电动汽车为代表的新能源汽车有很多优势，但也还存在很多技术难题，需要进一步突破完善，请提出一项你认为目前电动汽车使用时存在的问题：。
答案
(1)20 (2)9.2×10⁷ (3)8×10⁴ (4)仅使用传统制动系统刹车时,汽车克服摩擦力做功,动能全部转化为内能,开启能量再生制动系统,有部分动能转化为电能,克服摩擦力做功的能量减少,摩擦力大小不变,所以同时使用两种系统的刹车距离更短(合理即可)
(5)充电时间长(或电池成本高,合理即可)
(5)充电时间长(或电池成本高,合理即可)
解析
【分析】
本题结合新能源汽车的实际应用，考查速度、热量、功的计算及能量转化的相关知识，需结合对应公式和能量变化规律逐一分析各小问：
1. 第(1)问利用匀速直线运动的速度公式计算刹车前速度；
2. 第(2)问利用燃料完全燃烧放热公式计算汽油放出的热量；
3. 第(3)问先求车重，再算摩擦力，最后用做功公式计算克服摩擦力做的功；
4. 第(4)问从能量转化角度，对比两种制动系统的能量去向，分析刹车距离差异的原因；
5. 第(5)问结合新能源汽车实际使用情况，提出存在的问题。
【解析】
(1) 制动反应时间内汽车做匀速直线运动，根据速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，代入 $ s=10\ \mathrm{m} $，$ t=0.5\ \mathrm{s} $，得 $ v = \frac{10\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{s}} = 20\ \mathrm{m/s} $；
(2) 汽油完全燃烧放出的热量根据公式 $ Q_{\mathrm{放}} = mq $，代入 $ m=2\ \mathrm{kg} $，$ q_{\mathrm{汽油}}=4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} $，得 $ Q_{\mathrm{放}} = 2\ \mathrm{kg} × 4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} = 9.2×10^7\ \mathrm{J} $；
(3) 汽车的重力 $ G = mg = 2000\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 2×10^4\ \mathrm{N} $，摩擦阻力 $ f = \frac{1}{10}G = \frac{1}{10}×2×10^4\ \mathrm{N} = 2×10^3\ \mathrm{N} $，克服摩擦力做功 $ W = fs = 2×10^3\ \mathrm{N} × 40\ \mathrm{m} = 8×10^4\ \mathrm{J} $；
(4) 仅使用传统制动系统时，汽车的动能全部通过摩擦转化为内能；同时使用能量再生制动系统时，部分动能转化为电能储存，因此需要克服摩擦力做功的能量减少，摩擦力大小不变，根据 $ W=fs $，做功越少则滑行距离越短，故刹车距离更短；
(5) 电动汽车目前存在的问题如充电时间长、续航里程短、电池成本高等，合理即可。
【答案】
(1)20；(2)9.2×10⁷；(3)8×10⁴；(4)仅使用传统制动系统刹车时，汽车的动能全部转化为内能；同时使用能量再生制动系统时，部分动能转化为电能，克服摩擦力做功的能量减少，摩擦力大小不变，因此刹车距离更短（合理即可）；(5)充电时间长（或电池成本高，合理即可）
【知识点】
速度计算、燃料放热计算、功的计算、能量转化
【点评】
本题将物理知识与新能源汽车的实际应用结合，考查基础公式的应用和能量转化的分析，体现了物理的实用性，题目难度适中，学生需掌握相关公式并能结合实际分析能量变化。
【难度系数】
0.5
本题结合新能源汽车的实际应用，考查速度、热量、功的计算及能量转化的相关知识，需结合对应公式和能量变化规律逐一分析各小问：
1. 第(1)问利用匀速直线运动的速度公式计算刹车前速度；
2. 第(2)问利用燃料完全燃烧放热公式计算汽油放出的热量；
3. 第(3)问先求车重，再算摩擦力，最后用做功公式计算克服摩擦力做的功；
4. 第(4)问从能量转化角度，对比两种制动系统的能量去向，分析刹车距离差异的原因；
5. 第(5)问结合新能源汽车实际使用情况，提出存在的问题。
【解析】
(1) 制动反应时间内汽车做匀速直线运动，根据速度公式 $ v = \frac{s}{t} $，代入 $ s=10\ \mathrm{m} $，$ t=0.5\ \mathrm{s} $，得 $ v = \frac{10\ \mathrm{m}}{0.5\ \mathrm{s}} = 20\ \mathrm{m/s} $；
(2) 汽油完全燃烧放出的热量根据公式 $ Q_{\mathrm{放}} = mq $，代入 $ m=2\ \mathrm{kg} $，$ q_{\mathrm{汽油}}=4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} $，得 $ Q_{\mathrm{放}} = 2\ \mathrm{kg} × 4.6×10^7\ \mathrm{J/kg} = 9.2×10^7\ \mathrm{J} $；
(3) 汽车的重力 $ G = mg = 2000\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 2×10^4\ \mathrm{N} $，摩擦阻力 $ f = \frac{1}{10}G = \frac{1}{10}×2×10^4\ \mathrm{N} = 2×10^3\ \mathrm{N} $，克服摩擦力做功 $ W = fs = 2×10^3\ \mathrm{N} × 40\ \mathrm{m} = 8×10^4\ \mathrm{J} $；
(4) 仅使用传统制动系统时，汽车的动能全部通过摩擦转化为内能；同时使用能量再生制动系统时，部分动能转化为电能储存，因此需要克服摩擦力做功的能量减少，摩擦力大小不变，根据 $ W=fs $，做功越少则滑行距离越短，故刹车距离更短；
(5) 电动汽车目前存在的问题如充电时间长、续航里程短、电池成本高等，合理即可。
【答案】
(1)20；(2)9.2×10⁷；(3)8×10⁴；(4)仅使用传统制动系统刹车时，汽车的动能全部转化为内能；同时使用能量再生制动系统时，部分动能转化为电能，克服摩擦力做功的能量减少，摩擦力大小不变，因此刹车距离更短（合理即可）；(5)充电时间长（或电池成本高，合理即可）
【知识点】
速度计算、燃料放热计算、功的计算、能量转化
【点评】
本题将物理知识与新能源汽车的实际应用结合，考查基础公式的应用和能量转化的分析，体现了物理的实用性，题目难度适中，学生需掌握相关公式并能结合实际分析能量变化。
【难度系数】
0.5
