业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随中考物理一轮复习专题练习——力学·电能转化为机械能效率问题计算题专练（有答案）（新能源电动汽车、新能源纯电功汽车、电动自行车、太阳能汽车等）1．近几年来，我国大力推广新能源汽车，2017年12月宜昌市正式发放新能源汽车牌照。

某款电动汽车(如图)以60km/ℎ的速度匀速行驶了80km，所受的牵引力为720N，耗电18kW⋅ℎ，请解答下列问题：(1)牵引力所做的功及功率各是多少？(2)上述行驶过程中，电动车的效率是多少？(3)有一款与它外形，重量均相同的汽油车，在相同路面上以60km/ℎ的速度行驶80km，其效率为25%，需要消耗多少kg汽油？(q汽油=4.5×107J/kg)(4)我们常说新能源汽车能够“节能减排”，请你回答，“减排”为什么是和“节能”连在一起的？答案：(1) 5.76×107J、1.2×104W；(2) 88.9%；(3) 5.12kg；(4)因为目前人类使用的主要能源是化石能源，其燃烧会产生二氧化碳、二氧化硫及其它污染物，所以要“减排”就必须减少化石能源的消耗，即“节能”。

（1）根据题意知道，牵引力做的有用功是：W有用=Fs=720N×80×103 m=5.76×107 J，牵引力做功的功率是：P=W/t=Fs/t=Fv=720N×60km/h= 720N×60×1/3.6m/s=1.2×104 W；（2）根据题意知道，消耗的电能是：W总=18kW•h=18×3.6×106 J=6.48×107 J，由η=W有用/W总知道，电动车的效率是：η=W有用/W总=5.76×107J/6.48×107J×100%≈88.9%（3）由汽油车的效率是η=W有用/Q放=25%知道，汽油完全燃烧放出的热量是：Q放=W有用/25%=5.76×107J/25%=2.304×108 J，由Q放=mq知道需要汽油的质量是：m=Q放/q=2.304×108J/4.5×107J/kg=5.12kg（4）因为目前人类使用的主要能源是化石能源，其燃烧会产生二氧化碳、二氧化硫及其它污染物，所以要“减排”就必须减少化石能源的消耗，即“节能”。

点睛：本题是一道力学和热学综合计算题，考查的是功的公式、功率公式、效率公式、燃料完全燃烧放热公式的应用，考查的知识点较多，但难度不大，注意“节能减排”的含义。

2．“绿水青山就是金山银山”，为了保护环境，我国大力发展电动汽车车替代传统燃油汽车．表中是某种电动汽车的部分参数，假设车上只有司机一人，质量为60kg，汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的0.04倍，电动汽车充满电后以节电模式匀速行驶20km，电池剩余容量为38kW•h．（g=10N/kg）求：（1）电动汽车对水平地面的压强____（2）电动汽车匀速行驶20km，牵引力所做的功_____（3）电动汽车电能转化为机械能的转化效率______答案：4.5×105Pa 1.152×107J 80%（1）电动汽车对水平地面的压力等于汽车和人的总重力：F＝G＝（m1+m2）g＝（1380kg+60kg）×10N/kg＝1.44×104N；电动汽车对地面的压强为：p＝4421.4410N32010FS m＝-⨯⨯＝4.5×105Pa；（2）电动汽车匀速行驶，所以牵引力等于阻力，F＝f＝0.04G＝0.04×1.44×104N＝576N；牵引力做的功为：W＝Fs＝576N×20×103 m＝1.152×107J；（3）由表格数据可知电池容量为42kW•h，行驶20km时电池剩余容量为38kW•h; 则此过程中电动汽车消耗的电能为：W总＝42kW•h﹣38kW•h＝4kW•h＝1.44×107J，则电动汽车电能转化为机械能的转化效率：η＝WW总×100%＝771.15210J1.4410J⨯⨯×100%＝80%．3．伴随着“环保低碳、节能减排”的生活新理念，太阳能汽车营运而生．这款汽车利用太阳能电池板将太阳能转化为电能，再利用电动机为汽车提供动力．若电池板提供给电动机的功率为1600W，电动机工作时的电流为10A．求：（1）电池板提供给电动机的电压为多少？（2）如果电能转化为机械能的效率为75%，汽车的功率为多少？（3）如果该车在30min内沿直线匀速行驶的距离为18km，则车受到的阻力为多少？答案：（1）电池板提供给电动机的电压为160V；（2）汽车的功率为1200W；（3）车受到的阻力为120N．（1）电池板提供给电动机的电压：U===160V；（2）汽车的功率：P机=Pη=1600W×75%=1200W；（3）汽车行驶的速度：v===10m/s，业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随∵汽车匀速行驶时，处于平衡状态，∴水平方向受到的阻力和牵引力是一对平衡力， 即汽车受到的阻力为120N ．4．电动机是一种使用广泛的动力机械，从能量转化的角度看．它主要是把电能转化为机械能，还有一部分能量在线圈中以热量的形式散失掉．现有一台电动机，当电动机两端加220V 电压时，通过电动机线圈的电流为50A ．若已知该电动机线圈的电阻是0.4Ω，问：（1）每分钟该电动机消耗的电能是多少？ （2）线圈每分钟产生的热量是多少？（3）该电动机正常工作时电能转化为机械能的效率是多少？ 答案：（1）6.6×105J ；（2）6×104J ；（3）90.9%．（1）根据W =UIt 计算每分钟该电动机消耗的电能是： W 总=UIt =220V ×50A ×60s =6.6×105J ； （2）根据Q =I 2Rt 计算线圈每分钟产生的热量是： Q =I 2Rt =（50A ）2×0.4Ω×60s =6×104J ；（3）每分钟该电动机正常工作时电能转化为的机械能等于消耗的电能与产生的热量之差，即机械能为：W =W 总﹣Q =6.6×105J ﹣6×104J =6×105J ； 该电动机正常工作时电能转化为机械能的效率： η=WW 总=6×105J6.6×10J ×100%=90.9%。

5．近几年来,我国大力推广新能源汽车,2018年12月武威市正式发放新能源汽车牌照。

某款电动汽车以60 km/h 的速度匀速行驶了80 km,所受的牵引力为720 N,消耗电能6.48×107 J 。

请解答下列问题:。

（1）牵引力所做的功及功率各是多少?（2）上述行驶过程中，电动车的效率是多少?（3）有一款与它外形，重量均相同的汽油车,在相同路面上以60 km/h 的速度也行驶80 km,其效率为25%,需要消耗多少千克汽油?（q 汽油=4.5×107 J/kg ） 答案：(1) 75.7610J ⨯；41.210W ⨯；(2) 88.9%；(3) 5.12kg 。

(1)牵引力做的功为37720N 80km 720N 8010m 5.7610J W Fs ==⨯=⨯⨯=⨯ 牵引力的功率为：450720N 60km/h 720N m/s 1.210W 3P FV ==⨯=⨯=⨯ (2)电动车的效率为：77电 5.7610J 100%=100%=88.9%6.48?10JW W η⨯=⨯⨯(3)由题意可知牵引力对汽车做的功也为75.7610J ⨯，由效率公式有用放=100%W Q η⨯得汽油完全燃烧放出的热量为：78放 5.7610J= 2.30410J 25%W Q η⨯==⨯由放Q mq =得到需要汽油的质量为：7放72.03410J5.12kg 4.510J/kgQ m q ⨯===⨯6．新能源汽车可以提供“油”“电”两种驱动模式．“电动”模式以蓄电池为车上的电动机供电，电动机为汽车提供动力．某品牌新能源汽车的质量M =1.15×103 kg ，电动机功率P =45 kW ，驾驶员质量m =50 kg ，当汽车在水平路面以v =20 m/s 的速度匀速行驶时,汽车所受阻力f 为总重力的k =0.15倍．g 取10 N/kg ．求: （1）汽车通过l =1.5 km 长的桥梁所用的时间t ． （2）电动机工作的机械效率η． 答案：（1）75s （2）80% （1）根据sv t=算出汽车通过桥梁所用的时间； （2）根据二力平衡的知识判断出汽车的牵引力，根据P Fv =表示出功率，根据11100%W Pt P W Pt Pη===⨯有用总算出机械效率． （1）根据匀速运动速度公式sv t=得，汽车通过l=1.5km 长的桥梁所用的时间： 1500m 75s 20m/sl t v ===； （2）汽车做匀速直线运动，则牵引力为：10.151150kg 50kg 10N/kg 1800N F f kG k M m g ===+=⨯+⨯=（）（）；功率：111800N 20m/s 36000W P F v ==⨯=； 效率为：1136000W 100%100%80%45000WW Pt P W Pt P η===⨯=⨯=有用总．业精于勤荒于嬉，行成于思毁于随7．新能源纯电功汽车因其环保、节能、高效、维护方使等诸多优势，将来有望取代燃油车成为人们日常使用的重要交通工具，现在常德市的出租汽车中就已出现了纯电动汽车的靓丽身影．电动汽车提供能量的装置为车内的电池组，当它给电动机供电时，电动机将驱动车轮行驶．如图所示为国内某型号的纯电动汽车，若该车和车内乘客的总质量为2.4×103kg ．每个车轮与地血的接触面积为0.01m 2．当该车在水平路面上以25m/s 的速度匀速行驶时，它受到的阻力约等于人和车总重的0.02倍，此时电池组加在电动机两端的电压为320V ，通过电动机的电流为60A ．若连接导线的电阻不计，传动装置消耗的能量不计，求：（1）该电动汽车此时对地面的压强；（2）该电动汽车将电能转化为机械能的效率； （3）该电动汽车电动机线圈的电阻． 答案：（1）6×105Pa ；（2）62.5%；（3）2Ω．（1）车和车内乘客的总重为：342.410kg 10N/kg 2.410N G mg ==⨯⨯=⨯ 在水平地面时，压力等于重，即：42.410N F G ==⨯ 受力面积为：220440.01m 0.04m S S ==⨯=根据F p S =计算汽车此时对地面的压强为：4522.410N 610Pa 0.04mF p S ⨯===⨯； （2）匀速行驶时，牵引力与阻力是一对平衡力，所以：40.02G 0.02 2.410N 480N F f ===⨯⨯=牵引力的功率为：4480N 25m/s 1.210W P Fv ==⨯=⨯有用；电动机输入电功率为：4320V 60A 1.9210W P UI ==⨯=⨯电；该电动车将电能转化为机械能的效率为：441.210W 100%100%=62.5%1.9210W P P η⨯=⨯=⨯⨯有用电；（3）电动机线圈的发热功率为：4431.9210W 1.210W 7.210W P P P ==⨯-⨯=⨯热电有用﹣，根据2P I R =可得线圈的电阻为：()3227.210W2Ω60A P R I ⨯===热．8．如图所示高性能电动汽车，在纯电动状态下，“秦”电动机将电能转化为机械能的效率为 80%，电池为磷酸铁锂电池，电池一次充满电可存储的电能为 3.6×107J ，可供车辆最大行驶 50 公里。