Question

2．閱讀短文，回答問題：
汽車的再生制動器
目前大多數(shù)汽車剎車時均采用油壓制動．油壓制動剎車時消耗的動能轉化為內能釋放掉，形成了能源的浪費．而現(xiàn)在的混合動力汽車采用再生制動器，它能把汽車剎車制動時消耗的動能轉化為電能儲存起來，同時產生汽車所需的制動力，從而有效減少了汽車的燃油消耗、污染物排放和制動器摩擦片的磨損．
汽車剎車時再生制動器是無法提供足夠的剎車阻力，仍需要與油壓制動器配合使用，產生恒定的剎車阻力來滿足剎車要求．若某汽車以72km/h的速度行駛，剎車時再生制動器產生的阻力隨時間變化的關系如表：

時間t/s	0	0.2	0.4	0.6	0.8	1.0	1.2	1.4	1.6
再生剎車阻力f/×103N	8.0	8.1	8.4	9.0	10.0	10.0	10.0	7.5	5.0

再生制動器只會把一部分的動能再生使用，其余的動能轉化為內能．汽車正常行駛時，將發(fā)動機關閉直至汽車停止的過程中，通過再生制動器將動能轉化為電能的效率稱為儲能效率．儲能效率根據(jù)不同的使用環(huán)境有所不同．
（1）從能量轉化的角度看，汽車再生制動器相當于發(fā)電機．（電動機/發(fā)電機）
（2）汽車剎車時，再生制動器所產生的剎車阻力大小隨時間的變化情況是D．
A．逐漸增大                    B．先增大后不變
C．先增大后減小                D．先增大，后不變，再減小
（3）在甲圖中畫出汽車剎車時再生制動器0～0.8s內產生的剎車阻力隨時間變化的圖象．

（4）如果汽車制動時需要產生恒定的剎車阻力為1×10⁴N，由圖甲可知t=0.5s時，油壓制動器還需產生1.4×10³N的剎車阻力．
（5）某次測試中，先讓汽車正常行駛，然后關閉發(fā)動機，分別測出開啟和關閉再生制動器兩種情況下，汽車通過的路程s與對應的速度大小v，計算出動能E_k，畫出了對應的E_k-s 圖象如乙圖所示．由圖象可以求出此次測試中的儲能效率為A．
A.40%      B.60%      C.66.7%      D.90%

Answer 1

分析 （1）汽車再生制動器將機械能轉化為電能，與發(fā)電機的能量轉化相同；
（2）根據(jù)表格中時間和剎車阻力大小的變化進行判斷；
（3）利用數(shù)學描點法，描出剎車阻力和時間對應點，然后用光滑的曲線連接起來；
（4）從作出的剎車阻力和時間的變化圖上，找出t=0.5s時再生制動器產生的剎車阻力；再生剎車阻力與油壓產生的剎車阻力之和等于恒定的剎車阻力．
（5）根據(jù)兩次小車克服摩擦力做功的大小得出原來汽車動能的大小、動能轉化為電能的大小，計算得出該次測試中儲能效率．

解答 解：
（1）由題意可知，汽車再生制動器將機械能轉化為電能，與發(fā)電機的能量轉化相同；
（2）由表格數(shù)據(jù)知，汽車剎車時，再生制動器所產生的剎車阻力大小隨時間先增大，后不變，然后減小，故選D．
（3）在圖上描出再生剎車阻力和時間的對應點（0，8.0）（0.2，8.1）（0.4，8.4）（0.6，9.0）（0.8，10.0），然后用光滑的曲線連接起來．如圖．

（4）再生剎車阻力與油壓產生的剎車阻力之和等于恒定的剎車阻力，
由圖甲可知t=0.5s時再生制動器產生的剎車阻力為8.6×10³N．
則油壓制動器還需產生的剎車阻力為1×10⁴N-8.6×10³N=1.4×10³N．
（5）關閉發(fā)動機后，關閉再生制動器，汽車克服摩擦力做功，動能全部轉化為內能，由圖②可知，關閉發(fā)動機時汽車的動能為E_K0=W=fs₂=f×（40m-30m）=10m×f，
開啟再生制動器，由圖①可知，汽車克服摩擦力做功W=fs₁=f×（36m-30m）=6m×f，則動能轉化為的電能為E=E_K0-E=10m×f-6m×f=4m×f，
則該次測試中儲能效率η=$\frac{E}{{E}_{k0}}$×100%=$\frac{4m×f}{10m×f}$×100%=40%．故選項A正確．
故答案為：（1）發(fā)電機；（2）D；（3）見上圖；（4）1.4×10³；（5）A．

點評 本題實際上考查的物理知識并不難，而是從圖上獲取再生剎車阻力、運動距離有一定的困難，給習題造成難度，并且本題的閱讀量比較大，也增加了習題的難度，學生們要克服這一點．