12. 某油电混合动力汽车的工作原理如图所示。当它以90 km/h的速度匀速行驶10 min的过程中，发动机和驱动电机共同为汽车提供动力。驱动汽车行驶所需要的能量$E_1 = 3 × 10^7$ J，其中60%来自汽油燃烧，而汽油燃烧放出热量的40%用于驱动汽车行驶和对蓄电池充电，其中用于对蓄电池充电的能量$E_2 = 2 × 10^6$ J。设汽油在发动机气缸内完全燃烧，汽油的热值$q = 5 × 10^7$ J/kg。
(1)当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转，作为发电机给蓄电池充电。驱动电机发电的原理是，产生的电能是由汽车的能转化而来的。
(2)求上述过程中汽车受到的阻力。
(3)上述过程中，汽车消耗的汽油的质量用$m$表示。回答下列问题：
① 求汽车所消耗的汽油的质量$m$；
② 请将表达式填写完整：$60\%E_1 =$(用$q$、$m$和$E_2$表示)。
(1)当该汽车制动刹车时，驱动电机会反转，作为发电机给蓄电池充电。驱动电机发电的原理是，产生的电能是由汽车的能转化而来的。
(2)求上述过程中汽车受到的阻力。
(3)上述过程中，汽车消耗的汽油的质量用$m$表示。回答下列问题：
① 求汽车所消耗的汽油的质量$m$；
② 请将表达式填写完整：$60\%E_1 =$(用$q$、$m$和$E_2$表示)。
答案：电磁感应
机械
0.4mq - E2
解：(1)电磁感应；机械
$(2)v=90\ \mathrm {km/h}=25\ \mathrm {m/s}$，$t=10 \mathrm {\mathrm {min}}=600\ \mathrm {s}$，
$s=vt=25\ \mathrm {m/s}×600\ \mathrm {s}=15000\ \mathrm {m}$，
$f=F=E_{1}/s=3×10^7\ \mathrm {J/}15000\ \mathrm {m}=2000\ \mathrm {N}$
$(3)①Q_{放}=mq$，$0.4\ \mathrm {Ω}$放$=0.6E_{1}+E_{2}$，
$m=(0.6E_{1}+E_{2})/(0.4q)=(0.6×3×10^7\ \mathrm {J}+2×10^6\ \mathrm {J})/(0.4×5×10^7\ \mathrm {J/kg})=1\ \mathrm {kg}$
$②0.4\ \mathrm {mq} - E_{2}$
机械
0.4mq - E2
解：(1)电磁感应；机械
$(2)v=90\ \mathrm {km/h}=25\ \mathrm {m/s}$，$t=10 \mathrm {\mathrm {min}}=600\ \mathrm {s}$，
$s=vt=25\ \mathrm {m/s}×600\ \mathrm {s}=15000\ \mathrm {m}$，
$f=F=E_{1}/s=3×10^7\ \mathrm {J/}15000\ \mathrm {m}=2000\ \mathrm {N}$
$(3)①Q_{放}=mq$，$0.4\ \mathrm {Ω}$放$=0.6E_{1}+E_{2}$，
$m=(0.6E_{1}+E_{2})/(0.4q)=(0.6×3×10^7\ \mathrm {J}+2×10^6\ \mathrm {J})/(0.4×5×10^7\ \mathrm {J/kg})=1\ \mathrm {kg}$
$②0.4\ \mathrm {mq} - E_{2}$
解析：
【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
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