【分析】
1. 第(1)问:驱动电机反转发电是发电机的工作模式,原理为电磁感应,能量由汽车的机械能转化为电能。
2. 第(2)问:汽车匀速行驶时阻力与牵引力平衡,先将速度、时间换算为国际单位,计算行驶路程,再利用功的公式$W=Fs$($E_1$为牵引力做功)求出阻力。
3. 第(3)问:①先明确汽油燃烧放出热量的40%用于驱动(汽油提供的部分)和充电,据此求出汽油燃烧总热量,再用热值公式计算汽油质量;②根据能量关系推导表达式,汽油燃烧用于驱动的能量等于其40%的总热量减去充电能量。
【解析】
(1) 驱动电机发电的原理是电磁感应,发电机工作时将汽车的机械能转化为电能,故答案为电磁感应;机械。
(2) 单位换算:
$v = 90\ \mathrm{km/h} = \frac{90×1000\ \mathrm{m}}{3600\ \mathrm{s}} = 25\ \mathrm{m/s}$,
$t = 10\ \mathrm{min} = 10×60\ \mathrm{s} = 600\ \mathrm{s}$。
计算行驶路程:
$s = vt = 25\ \mathrm{m/s} × 600\ \mathrm{s} = 15000\ \mathrm{m}$。
汽车匀速行驶,牵引力$F$与阻力$f$大小相等,由$E_1 = Fs$得:
$f = F = \frac{E_1}{s} = \frac{3×10^7\ \mathrm{J}}{15000\ \mathrm{m}} = 2000\ \mathrm{N}$。
(3) ① 汽油燃烧放出热量的40%用于驱动(汽油提供的部分)和充电,即:
$0.4Q_{放} = 0.6E_1 + E_2$,
由$Q_{放} = mq$,代入数据:
$0.4m×5×10^7\ \mathrm{J/kg} = 0.6×3×10^7\ \mathrm{J} + 2×10^6\ \mathrm{J}$,
$2×10^7m = 2×10^7\ \mathrm{J}$,
解得$m = 1\ \mathrm{kg}$。
② 由$0.4mq = 0.6E_1 + E_2$,变形得$60\%E_1 = 0.4mq - E_2$。
【答案】
(1) 电磁感应;机械
(2) $\boldsymbol{2000\ \mathrm{N}}$
(3) ① $\boldsymbol{1\ \mathrm{kg}}$;② $\boldsymbol{0.4mq - E_2}$
【知识点】
电磁感应现象;功的计算;热值计算
【点评】
本题综合电磁感应、力学功的计算与热学热值、能量效率计算,需理清能量流向,熟练运用公式,对综合分析和计算能力有一定要求。
【难度系数】
0.7