热点04 新能源汽车-2025年高考物理【热点·重点·难点】专练(上海专用)
2024-12-16
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内容正文:
热点04 新能源汽车
中国新能源汽车产业蓬勃发展,已成为全球新能源汽车的重要市场和技术创新高地。涵盖纯电动、插电混动及燃料电池等多种类型,中国新能源汽车以其绿色、智能、高效的特点,广受消费者青睐。政府的大力扶持、技术的不断突破以及基础设施的快速完善,推动了产业的迅速壮大。近年来,中国新能源汽车产销量持续攀升,不仅在国内市场占据重要位置,也在国际市场上展现出强劲竞争力,为全球汽车产业绿色发展贡献力量。
功与能
1.我国新能源汽车发展迅猛,从技术到生产都已经走在世界最前列。某辆新能源汽车在某测试场的水平路面上由静止启动做直线运动,汽车先做加速度为a=4m/s2的匀加速直线运动。达到额定功率P=100kW后保持功率不变继续运动,最后做匀速直线运动,已知汽车的质量m=2×103kg,汽车受到的阻力为所受重力的,取重力加速度大小g=10m/s2,则下列说法正确的是( )
A.汽车从启动到最大速度的过程中,牵引力一直增大
B.汽车的最大速度为40m/s
C.汽车做匀加速直线运动的时间为2.5s
D.汽车从启动到最大速度所经历的时间为12.5s
【答案】C
【详解】A.汽车做匀加速直线运动过程,牵引力保持不变;当汽车功率达到额定功率后,保持功率不变,汽车做加速度逐渐减小的加速运动,牵引力逐渐减小,故A错误;
B.当牵引力等于阻力时,汽车速度达到最大,则有 故B错误;
C.汽车做匀加速直线运动时,根据牛顿第二定律可得
解得牵引力大小为
汽车刚达到额定功率时的速度为
则汽车做匀加速直线运动的时间为 故C正确;
D.若汽车从启动到最大速度一直做匀加速直线运动,则所有时间为
但汽车做匀加速到v后,开始做加速度逐渐减小的加速运动,所以汽车从启动到最大速度所经历的时间一定大于12.5s,故D错误。
故选C。
2.发展新能源汽车是我国一项重大能源安全战略,新能源汽车在能源节约、环境保护等方面有很大优势。以下为我国某知名新能源油电混合动力汽车部分参数及汽车在某次行驶过程中仪表盘的状态信息,仪表盘左边是汽车功率表,右边是车速表。请问这辆汽车在充满电后,按照仪表盘所示的状态行驶,大概可以行驶( )
项目
整车质量/kg
风阻系数
电机最大功率/kW
电池能量/kW·h
WLTC纯电续航里程/km
CLTC纯电续航里程/km
数据
1700
0.255
160
16
90
120
A.80km B.90km C.110km D.120km
【答案】B
【详解】由表中数据可知,当电池充满电后电池能量为16kW·h,而图中汽车行驶时功率为12kW,
速度为70km/h,则汽车可以行驶的路程为
故选B。
3.为了减少环境污染,适应能源结构调整的需要,我国对新能源汽车实行了发放补贴、免征购置税等优惠政策鼓励购买。在某次直线运动性能检测实验中,根据某辆新能源汽车的运动过程作出速度随时间变化的v-t图像。Oa为过原点的倾斜直线,ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段,bc段是与b点相切的水平直线,则下列说法正确的是( )
A.0~t1时间内汽车做匀加速运动且功率保持不变
B.t1~t2时间内汽车牵引力做功为
C.t1~t2时间内的平均速度大于
D.t2~t3时间内汽车牵引力大于汽车所受阻力
【答案】C
【详解】A.0~t1时间内图像的斜率不变,加速度不变,汽车做匀加速运动;根据 ,汽车的牵引力不变;又因为 ,汽车的功率增大,A错误;
B.根据动能定理,t1~t2时间内汽车合力做功为,B错误;
C.根据 , t1~t2时间内汽车做变加速运动,其位移大于匀加速运动的位移,所以汽车在该段时间内的平均速度大于,C正确;
D. t2~t3时间内汽车做匀速运动,牵引力等于汽车所受阻力,D错误。
故选C。
4.新能源汽车是低碳发展观念下的新型动力汽车,能够不依赖于传统能源。如图所示,某款新能源汽车质量为m,初速度为,以恒定功率P在平直公路上运动,经时间t达到该功率下的最大速度,设该车行驶过程所受到的阻力F保持不变。则该车在时间t内( )
A.牵引力的功率 B.初始时刻牵引力大小为
C.为使速度增加,牵引力逐渐增大 D.牵引力做功
【答案】A
【详解】A.汽车达到最大速度时,牵引力等于阻力,则牵引力的功率 选项A正确;
B.汽车以恒定的功率运动,则汽车做加速度减小的变加速运动,加速度
则初始时刻牵引力大小为 选项B错误;
C.保持功率不变,则速度增加时,牵引力逐渐减小,选项C错误;
D.根据动能定理
则牵引力做功 选项D错误。
故选A。
5.2024年3月5日,全国人大会议的政府工作报告中提出:鼓励和推动消费品以旧换新,提振智能网联新能源汽车、电子产品等大宗消费。智能网联汽车也将是未来的趋势。假设某智能网联汽车在平直路面上启动后的牵引力随时间变化的图像如图所示,已知该汽车以额定功率启动,在平直路面上运动的最大速度为,所受阻力恒定,由此可知该汽车( )
A.额定功率为
B.启动后速度为时的加速度为
C.在时间内克服阻力做功为
D.在时间内位移小于
【答案】C
【详解】A.该汽车以额定功率启动,根据图像可知,时刻之后,汽车牵引力大小等于阻力,汽车开始做匀速直线运动,则额定功率为 故A错误;
B.启动后速度为时有
根据牛顿第二定律有 解得 故B错误;
C.在时间内,令克服阻力做功为,根据动能定理有
解得 故C正确;
D.汽车以额定功率启动,根据 ,
可知,汽车在时间内做加速度减小得变加速直线运动,作出其图像如图所示
由于图像与时间轴所围几何图形的面积表示位移,可知在时间内,汽车的位移大于,故D错误。
故选C。
6.(22-23高三上·上海浦东新·阶段练习)我国是原油进口大国,进口的石油主要用于交通运输。燃油汽车过多不仅污染环境,还严重影响到我国的能源安全,大力发展新能源汽车是国家突破能源困局的重要举措。一辆电动汽车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为18m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力F与对应的速度v,并描绘图像,图中AB、BC均为直线,若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定,由图像可知下列说法正确的是( )。
A.电动汽车行驶中所受的阻力为3000N
B.A到B阶段,牵引力的功率保持不变
C.若已知电动汽车总质量为1200kg,则汽车匀加速的时间是1.8s
D.电动汽车的额定功率为108kW
【答案】C
【详解】A.电动汽车速度最大时,合力为零,牵引力与阻力平衡。由图可知阻力为600N。故A错误;
B.A到B阶段,牵引力不变,电动汽车做匀加速直线运动,速度增加,根据
可知牵引力的功率增大。故B错误;
CD.电动汽车匀加速阶段,牵引力为3000N,根据牛顿第二定律可得 解得
匀加速末时刻电动汽车功率达到额定功率,一直到最大速度过程中保持额定功率不变,有
匀加速末时刻电动汽车的速度为
根据 解得 故C正确;D错误。
故选C。
7.新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。为检测新能源汽车的基本性能,某志愿者驾驶汽车以36 km/h的速度驶入水平长直试验场,某时刻开始刹车,汽车做匀减速直线运动直到速度减为0,然后马上使汽车做匀加速直线运动直到恢复最初的速度。从开始刹车到恢复最初速度的过程中汽车位移与速度的关系如图所示,下列说法中正确的是( )
A.汽车加速过程中加速度的大小为5m/s2
B.该过程中汽车的总位移为20m
C.该过程所用的总时间为8s
D.汽车刹车过程中加速度的大小为5m/s2
【答案】D
【详解】A.由图知,汽车加速过程发生的位移x1=20m,末速度v=36km/h=10m/s,
由匀加速直线运动的规律 v2=2a1x1
汽车加速过程中加速度的大小 a1==m/s2=2.5m/s2 A错误;
B. 汽车做匀减速直线运动的位移x2=10m,该过程中汽车的总位移 x=x1+x2=20m+10m=30m B错误;
C. 该过程所用的总时间 t==s=6s C错误;
D. 汽车刹车过程中加速度大小 a2==m/s2=5m/s2 D正确。
故选D。
8.(多选)我国新能源汽车近几年实现了新的跨越,“车能路云”融合发展,将构造全新的智能出行生态系统。某品牌不同型号的A、B两辆新能源汽车在同一条平直公路的两个车道上测试刹车性能,两车同时同地点刹车后,它们的速度v与刹车位移x的关系如图,刹车后两车恰好并排停下,刹车过程两车均做匀减速直线运动。则( )
A.刹车过程中A车始终在前面 B.刹车过程中B车始终在前面
C.A、B两车刹车的加速度大小之比为 D.A、B两车刹车的时间之比为
【答案】AD
【详解】C.又题意可知,两车刹车的位移大小相等,
根据匀变速直线运动速度与位移关系 可得
则A、B两车刹车的加速度大小之比为 故C错误;
D.根据逆向思维有 可得
则A、B两车刹车的时间之比为 故D正确;
AB.由于A车运动的时间短,又是同时刹车,所以A车始终在B车前面,故A正确,B错误。
故选AD。
9.为减少环境污染,实现我国“碳达峰、碳中和”的目标,中国大力发展新能源汽车。某型号国产新能源汽车的额定功率,整车总质量,该车在封闭测试路段以额定功率从静止出发,假设行驶过程受恒定阻力,当沿水平直线行驶距离x=875m时速率达到最大,然后以此速率匀速行驶。
(1)求该新能源汽车最大行驶速率;
(2)求从静止出发到刚达到最大行驶速率的时间。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)当速率达到最大时,加速度 a=0 则
根据功率,得
代入数据解得
(2)由动能定理可得
解得
10.一辆新能源汽车在专用道上进行起步测试,汽车沿平直的公路以恒定功率P从静止开始启动,车上装载的传感器记录了牵引力F随速度v变化的图像如图所示,加速过程在图中B点结束,所用的时间,经历的路程,10s后汽车做匀速运动,汽车运动过程中所受的阻力始终不变。求:
(1)汽车恒定功率P的大小;
(2)汽车匀速运动时的速度大小;
(3)汽车的质量。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】(1)由图像A点可知汽车的恒定功率为
(2)由题可得加速过程在B点结束,汽车做匀速直线运动,则有
匀速运动时的牵引力等于阻力,由图可知
解得汽车匀速运动时速度大小为
(3)加速过程,根据动能定理可得
解得汽车的质量为
11.下面是某品牌新能源汽车介绍中的一段文字:
“将近6米的超长车身设计,使得整车车顶集成的太阳能芯片面积达到了6平方米左右。极富流线型的整车造型,隐藏式的轮毂设计,纤细的摄像头式后视镜,使整车风阻大幅下降。全车采用铝合金框架并结合碳纤维车身,整车质量仅700千克,这一轻量化设计使整车能耗极低。”
(1)设上述新能源汽车采用混合动力设计,发动机最大输出功率为30 kW,在厂区内的实验路段上行驶时所受总阻力约为车和驾驶员总重的0.1倍。试估算50 kg的工程师驾驶这种汽车在实验路段上行驶的最高车速;
(2)汽车牵引力F与车速倒数v−1间的关系图线ABC,如图2所示,请根据图线ABC判断汽车做什么运动,并求B点时发动机的输出功率:
(3)已知太阳辐射的总功率P0 = 4 × 1026 W,太阳到地球的距离r = 1.5 × 1011 m,太阳光传播到达地面的过程中大约有34%的能量损失。目前,制作太阳能电池的最好的材料为砷化镓,其将光能转化为电能的效率可达到31.6%。试通过计算分析,这种汽车只采用纯太阳能驱动,且能保持最大输出功率30 kW不变的可行性。
【答案】(1)40 m/s (2)见解析 (3)见解析
【详解】(1)当汽车的牵引力与阻力相等时,汽车的行驶速度最大,
则
则
(2)图中AB段F不变,可知汽车受合力不变,汽车做匀加速直线运动;
图中BC段F与v−1成正比例关系,即Fv为定值,根据
可知汽车在恒定功率下做加速运动,也就是做加速度逐渐减小的加速运动,则
(3)设能够使汽车保持输出功率30 kW的太阳能芯片面积为S,则
解得 S的值远大于车顶太阳能芯片的面积,不符合实际情况,可见这种汽车采用纯太阳能驱动保持输出功率30 kW是不可行的。
(23-24高三上·上海嘉定·期中)本届亚运会,杭州的组织工作兑现了向全世界呈现“中国特色、亚洲风采、精彩纷呈”盛会的庄严承诺。
12.本届田径赛场使用机器狗运送铁饼,裁判将2kg的铁饼夹到机器狗的背部后让其跑回运动员身边。某次机器狗单程的加速度a随时间t的变化关系如图所示。根据图像估算机器狗奔跑的最大速率 m/s,以最大速率前进的距离为 m。
13.本届亚运会使用了大量新能源汽车运送物资。
(1)我国新能源汽车电池的“能量密度”最高能达到500Wh/kg,其中“Wh/kg”用国际单位制中的基本单位可表示为( )
A.C B.J/kg C. D.
(2)如图,物流卡车以恒定功率在水平道路上匀速行驶,车速为。若其保持功率不变,沿斜坡驶上高架桥,且在驶上高架前再次达到匀速,速率为,则卡车在整个上坡阶段牵引力变化情况是 ,上坡过程的平均速度 (选填:“>”、“=”或“<”)。
【答案】12. 10 50 13.D 先增大后不变 <
【解析】12.(1)[1] 加速度a随时间t的变化关系图,“面积”表示速度变化量,所以末,速率最大,即
(2)[2] 由图可知,以最大速率匀速运动,以最大速率前进的距离为
13.(1)[1] 由题
J是功的单位,根据
结合加速度a的单位是,所以功的单位
所以
故选D。
(2)[2] 根据牛顿第二定律
水平路面上做匀速运动,牵引力等于阻力,从水平路面上坡,则增大,速度减小,保持功率不变,则牵引力增大,驶上高架前再次达到匀速,匀速后牵引力不变,所以卡车在整个上坡阶段牵引力先增大后不变。
[3]上坡过程中先做加速度减小的减速运动后做匀速运动,所以上坡过程的平均速度
14.(23-24高一下·上海·期末)新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),2020年11月,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,要求深入实施发展新能源汽车国家战略,推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展,加快建设汽车强国。
(1)质量m=5000kg的汽车在水平面上以加速度启动,所受阻力大小是f=1000N,汽车启动后第1s末的瞬时功率为( )
A.2kW B.11kW C. 20kW D.22kW
(2)赛车手驾驶一辆的长安福特沿斜面下降了到达地面,,若取地面为零势能面,则长安福特开始时的重力势能为( )
A. B. C. D.
(3)在行驶过程中,小明一家遇见一座拱形桥梁,道路旁标识牌提示“控制车速,注意安全”。小明目测此拱桥的半径大约为10m。那么要安全通过此拱桥,汽车速度不能超过 m/s。(g=10m/s2)
(4)如图()所示,质量为的物块以初速度从图中所示位置开始沿粗糙水平面向右运动,同时物块受到一水平向左的恒力作用,在运动过程中物块速度随时间变化的规律如图()所示。求:
①恒力的大小;
②前内恒力做的功和摩擦力做的功;
③若在距离出发点10米的左边有一个半径为2.5米的光滑圆球,在水平力一直作用到光滑圆球低端的情况下,判断物块能否到达最高点,若能,求出在点时物块对轨道的压力。
【答案】 D B 10 ,
【详解】(1)[1]根据牛顿第二定律得
解得牵引力为
第1s末的速度为
则第1s末发动机的瞬时功率为
故选D。
(2)[2]由题可知长安福特开始时的重力势能为
故选B。
(3)[3]在桥梁最高点有 解得
(4)①[4]物块的加速度大小为
物块的加速度大小为
根据牛顿第二定律有 ,
解得 ,
②[5]根据图像前8s内物体运动的位移为
前内恒力做的功
前内摩擦力做的功
根据动力学公式 ,
解得
③[6]物块到达C点的速度为
物块从C点到达D点,根据动能定理有
根据牛顿第二定律有 ,
解得
可知在点时物块对轨道间有弹力,即物块能到达轨道最高点,根据牛顿第三定律,
在点时物块对轨道的压力
15.(2024·上海黄浦·二模)新能源汽车安装了防撞预警安全系统,车载雷达会发射毫米波(毫米级电磁波),并对前车反射的毫米波进行处理。
(1)毫米波( )
A.遇前车时会发生明显衍射现象
B.由空气进入水时传播速度会变大
C.是原子核受到激发而产生
D.是横波能发生偏振现象
(2)雷达发现前方28m处有一固定的障碍物后,防撞预警安全系统立即进行急刹车,汽车运动的v-t图像如图示。刹车过程中车的加速度的大小为 。该车静止后距离障碍物的距离为 m。
【答案】(1)D (2) 5 5.5
【详解】(1)A.毫米波的波长远小于车的大小,所以遇到前车时不会发生明显衍射现象,故A错误;
B.毫米波由空气进入水时传播速度会变小,故B错误;
C.毫米波是由LC振荡电路产生的电磁波,故C错误;
D.偏振是横波特有的现象,毫米波是横波,能发生偏振现象,故D正确。
故选D。
(2)[1]根据图像的斜率可知加速度为 =5
[2]车行驶的位移为 m
距离障碍物的距离为 m-22.5m=5.5m
电路与电磁感应
16.超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置,在新能源汽车等领域已得到广泛应用,如图所示是一单体超级电容器,它的电容值是。若用国际单位制基本单位的符号来表示“F”,下列正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】若用国际单位制基本单位的符号来表示“F”,由公式 、、、及电容的定义式,则有
ABD错误,C正确。
故选C。
17.(多选)我国新能源汽车发展迅速,部分新能源汽车使用磷酸铁锂电池供电。某磷酸铁锂电池的电池容量为,平均工作电压3.2V,平均工作电流为2A,则下列说法正确的是( )
A.该电池的平均输出功率为6.4W
B.该电池可以正常工作41.6h
C.该电池最多可以储存的电能为93600J
D.该电池最多可以储存的电荷量为93600C
【答案】AD
【详解】A.该电池的平均输出功率为 故A正确;
B.该电池可以正常工作 故B错误;
C.该电池最多可以储存的电能为 故C错误;
D.该电池最多可以储存的电荷量为 故D正确。
故选AD。
18.(多选)我国新能源汽车发展迅猛,从技术到生产都已经走在世界最前列。某国产新能源汽车铭牌上的部分内容如下,该车充电器的充电效率为90%,从零电量充到额定容量的80%,正常充电需要8h,快充状态下仅需0.4h。下列说法正确的是( )
动力电池系统额定电压:350V
动力电池系统额定容量:192A·h
驱动电机额定功率:60/60kW(前轴/后轴)
乘坐人数:5人
最大允许总质量:2100kg
A.充80%的电需要消耗约60kW·h的电能
B.快充时的电功率为正常充电时电功率的20倍
C.汽车正常行驶过程中,电池的化学能全部转化为机械能
D.汽车在水平面加速过程中,若实际功率保持不变,则加速度增大
【答案】AB
【详解】A.设充电80%的电需要消耗电能为E,则有
A正确;
B.从没电充到额定容量的80%,正常充电需要8h,快充状态下仅需0.4h,由功率公式
可知快充时的电功率为正常充电时电功率的20倍,B正确;
C.汽车行驶时,电池的化学能大部分转化为机械能,一部分转化为内能,C错误;
D.由功率公式 可知汽车在水平面加速时,速度增大,实际功率保持不变,牵引力减小,
由牛顿第二定律 可知汽车的加速度减小,D错误。
故选AB。
19.2023年10月,华为发布全液冷超级充电桩,可实现“一秒一公里”充电速度,在该领域上遥遥领先。若该充电桩工作电压为1000V,最大输出功率为600kW,现给某新能源汽车上的超级电容进行充电,则在充电过程中( )
A.电容器板间电压逐渐变大
B.电容器的电容会逐渐增大
C.充电电流为600A保持不变
D.电容器充电功率大,电容器充满电时电荷量会增大
【答案】A
【详解】AB.电容器的电容由自身决定,与带电量无关,充电过程电容器电容不变,而带电量增加,
根据 可知,电容器两极板间的电压逐渐增大,故A正确,B错误;
C.根据 可知,充电刚开始时,电容器极板上电荷量为零,充电电流最大,随电容器极板上电荷量增加,充电电流减小,故C错误;
D.电容器充电功率大,充电快,电容器充满电时极板间电压达到最大值,电荷量达到最大值,充电结束,根据 可知电荷量最大值不变,故D错误。
故选A。
20.2023年10月,华为发布全液冷超级充电桩,可实现“一秒一公里”充电速度,比特斯拉超级充电站快了两倍以上。若该充电桩工作电压为1000V,最大输出功率为600kW,现给某新能源汽车上的超级电容进行充电,则在充电过程中( )
A.最大电流为600A B.电容器电容逐渐增大
C.电容器两极板间的电压不变 D.充电电流一直保持不变
【答案】A
【详解】A.根据公式可得 A 正确;
B.电容器电容由自身因素决定,与带电量和电压无关,B错误;
C.根据公式 可知,电容不变,电荷量越大,电压越大,C错误;
D.充电刚开始时,由于电源电极与电容器极板之间存在较大的电势差,此时电流较大,随着电容器两极板的电压逐渐增大,电势差减小,电流减小,D错误。
故选A。
21.某汽车无线充电站的无线充电设备充电效率约为80%,一辆新能源汽车最大充电容量为,从0到100km/h的加速时间为7s。当汽车电池容量低于最大容量20%,要求进入充电站进行充电。下列说法正确的是( )
A.充电过程能量不守恒
B.从电池容量20%到充满电,需要消耗电能
C.电机正常工作时的电流等于输入电压与电动机电阻的比值
D.保持最大功率恒定不变加速时,汽车的加速度减小
【答案】D
【详解】A.能量守恒定律是物理的普适定律,充电过程遵守能量守恒定律,A错误;
B.从电池容量20%到充满电,需要消耗电能 B错误;
C.电机不是纯电阻,不遵守欧姆定律,在电机工作中电阻上的电压小于电机两端电压,因此电机正常工作时的电流小于输入电压与电动机电阻的比值,C错误;
D.保持最大功率恒定不变加速时,速度增加,根据可知,牵引力减小,有牛顿第二定律
加速度减小,D正确。
故选D。
22.某兴趣小组对新能源汽车的工作原理产生了兴趣,他们查阅资料做了一个简单的原理图,主要元件有动力电池组、车灯以及电动机,如图所示,额定电压为、线圈电阻的电动机与内阻为的车灯并联,连接在电动势的动力电池组上。当S闭合后电动机恰好正常工作,此时通过电池组的电流为10A。求:
(1)电池组的内阻r;
(2)流过灯泡的电流;
(3)电动机的输出功率。
【答案】(1);(2)0.2A;(3)432W
【详解】(1)S闭合后,电动机正常工作,通过电池组的电流为,
由闭合回路欧姆定律有 解得
(2)灯泡的电压等于电动机电压,则流过灯泡的电流为
(3)流过电动机的电流为
电动机的发热功率
电动机的输出功率
23.(多选)某款新能源汽车的直流蓄电池进行性能测试,测试过程中系统输出的图像如图,其中P为直流电源的输出功率,I为总电流,则该蓄电池( )
A.电动势为12V B.内阻为2Ω
C.最大输出功率为72W D.短路电流为12A
【答案】AC
【解析】AB.蓄电池的输出功率为 变形得
结合图像可得 故A正确,B错误;
C.由
可知当 时,蓄电池的输出功率最大,最大输出功率为 故C正确;
D.该蓄电池的短路电流为 故D错误。
故选AC。
24.新能源汽车无线充电技术的优点包括安全可靠、充电场地的空间利用率高、智能化程度高、维护和管理方便等。图甲为某国产品牌汽车无线充电装置,供电线圈固定在地面,受电线圈固定在汽车底盘上,当两个线圈靠近时可实现无线充电,其工作原理如图乙所示。某课外学习小组查阅资料得知,当输入端ab接上380V正弦交流电后,电池系统cd端的电压为600V,电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻,下列说法正确的是( )
A.为保护受电线圈不受损坏,可以在车底板加装金属护板
B.若输入端ab接上380V恒压直流电,也能正常充电
C.供电线圈和受电线圈匝数比可能为1:2
D.ab端的输入功率等于12kW
【答案】C
【详解】A.在车底板加装金属护板会产生涡流,故不可以在车底板加装金属护板,故A错误;
B.只有交流电流才能发生电磁感应现象,实现电能传输,故B错误;
C.电池系统cd端的电压为600V,若供电线圈和受电线圈匝数比可能为1∶2,根据理想变压器原副线圈电压与线圈匝数的关系
则供电线圈的电压为
由于供电线圈中的电阻有电压,符合题意,故C正确;
D.电池系统cd端的功率为
由于供电线圈中的定值电阻产生焦耳热,故ab端的输入功率大于12kW,故D错误。
故选C。
25.无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。如图甲所示,在地面下铺设供电的送电线圈,车上的受电线圈与蓄电池相连,不考虑线圈的自感,假设地面供电装置输入如图乙所示的交变流电,下列说法正确的是( )
A.地面供电装置连接恒压直流电源时也可以实现对汽车充电
B.t=0.01s时受电线圈的磁通量变化率最大
C.电路中的电流方向每秒钟改变50次
D.t=0.0025s时,乙图中电流的瞬时值为20A
【答案】D
【详解】A.地面供电装置连接恒压直流电源时,无法使车上的受电线圈产生感应电流,不可以实现对汽车充电,故A错误;
B.由图乙可知,t=0.01s时送电线圈的电流最大,则通过受电线圈的磁通量最大,但受电线圈的磁通量变化率最小,故B错误;
C.由图乙可知,周期为
一个周期电路中的电流方向改变2次,则电路中的电流方向每秒钟改变100次,故C错误;
D.由图乙可知,电流的瞬时值表达式为
则t=0.0025s时,乙图中电流的瞬时值为 故D正确。
故选D。
26.随着新能源汽车的普及,无线充电技术得到进一步开发和应用。如图甲所示,由地面铺设供电的供电线圈,将电能传送至电动汽车底部的受电线圈,从而对车载电池进行充电(电路模拟如图乙)。若已知供电线圈和受电线圈匝数比为。当供电线圈接上图丙中的正弦交流电后,受电线圈中的电流为2A。不考虑线圈的自感,忽略电能传输的损耗,下列说法正确的是( )
A.受电线圈的输出电压为55V
B.供电线圈的输入功率为220W
C.受电线圈的电流方向每秒改变50次
D.车身受电线圈中的感应电流磁场总是与地面供电线圈中电流的磁场方向相反
【答案】A
【详解】A.供电线圈电压有效值
则受电线圈的输出电压为 选项A正确;
B.供电线圈的输入功率等于受电线圈的输出功率,即 选项B错误;
C.交流电的频率为50Hz,则受电线圈的电流方向每秒改变100次,选项C错误;
D.根据楞次定律,车身受电线圈中的感应电流磁场总是阻碍地面供电线圈中电流的磁场的变化,即当地面供电线圈中电流的磁场增强时,车身受电线圈中的感应电流磁场与其相反;即当地面供电线圈中电流的磁场减弱时,车身受电线圈中的感应电流磁场与其相同;选项D错误。
故选A。
27.2019年11月4日美国正式启动退出《巴黎气候变化协定》的程序,《巴黎协定》是人类历史上应对全球温室效应带来的气候变化的第三个里程碑式的国际法律文本。为了减少二氧化碳的排放,我国一直在大力发展新能源汽车,已知某型号的电动汽车主要技术参数如下:
车型尺寸长×宽×高
4870×1950×1725
最高时速(km/h)
120
电机型式
交流永磁同步电机
电机最大电功率(kW)
180
工况法纯电续驶里程(km)
500
等速法纯电续驶里程(km)
600
电池容量(kWh)
82.8
快充时间(h)
1.4
0-50km/h加速时间(s)
2
0-100km/h加速时间(s)
4.6
根据电动汽车行业国家标准(GB/T18386-2017)、电机的最大功率为电机输出的最大机械功率:电池容量为电池充满电时储存的最大电能根据表中数据,可知( )
A.0-100km/h的加速过程中电动车行驶的路程一定大于66m
B.电机以最大功率工作且车以最大速度行驶时,车受到的阻力大小为5000N
C.该车在0-50km/h的加速过程中平均加速度为25m/s2
D.用输出电压为220V的充电桩给电池快速充电时,充电电流为269A
【答案】D
【详解】A.100km/h=m/s,0-100km/h的加速时间为4.6s,假设电动车做匀加速直线运动,
该过程中电动车行驶的路程 s==64m
实际上电动车做加速度减小的加速运动,故路程一定大于64m,故A错误。
B.P=180kW=180000W,vm=120km/h=33.3m/s,电机以最大功率工作且车以最大速度行驶时,牵引力等于阻力 f=F==5400N 故车受到的阻力大小为5400N,故B错误。
C.50km/h=m/s,该车在0-50km/h的加速过程中,用时2s,平均加速度 a==6.9m/s2
故C错误。
D.电池容量82.8kW•h,快充时间为1.4h,用输出电压为220V的充电桩给电池快速充电时,
充电电流 I=A=269A 故D正确。
故选D。
28.(多选)自2015年起,中国新能源汽车产销量已经连续9年位居全球第一。下表为某品牌新能源汽车的部分参数,下列说法正确的是( )
整车质量
充电电压交流
最高车速
平均充电功率
电池容量
充电时间
A.通过汽车的平均充电电流约为
B.汽车电池的内阻约为
C.该汽车的充电效率约为88%
D.汽车充电过程中,电池的热功率约为
【答案】AC
【详解】A.通过汽车的平均充电电流约为 故A正确;
D.充电过程中电池内阻产生的热量为
则热功率约为 故D错误;
B.根据 结合上述解得电池内阻约为 故B错误;
C.结合上述可知,该汽车的充电效率约为 故C正确。
故选AC。
29.绿色环保低碳出行已经成为一种时尚,新能源汽车越来越受市民的喜爱,正在加速“驶入”百姓家,某家用交流充电桩的供电电路如图所示。已知总电源的输出电压为U1=250V,输电线的总电阻r=20Ω,变压器视为理想变压器,其中升压变压器原副线圈的匝数比为n1:n2=1:8,汽车充电桩的额定电压为U4=220V,额定功率为9.5kW。当汽车以额定电压充电时,下列说法中正确的是( )
A.通过输电线的电流为5A
B.电源的输出功率为10.5kW
C.输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%
D.降压变压器原、副线圈的匝数之比为100:11
【答案】A
【详解】D.总电源的输出电压为 U1=250V 又
得
当汽车以额定电压充电时,充电电流
又 得
又 得
联立得
解得 故D错误;
A. 由 得
通过输电线的电流 故A正确;
B.电源的输出功率为 故B错误;
C.输电线因发热而损失的功率为输送功率 故C错误。
故选A。
30.某物理实验小组看到比亚迪发布一款新能源汽车宋plusdmi,其中汽车电池采用的是比亚迪的刀片电池技术,整块电池铭牌如图甲所示。已知该车内的整块电池是由15块刀片电池串联而成,其中一块刀片电池由8块电芯串联而成。现将一块刀片电池拆解出来,测量其中一块电芯的电动势E和内阻r,现有如下器材:一个电阻箱、一个电压表、开关和若干导线、一块电芯、坐标纸和刻度尺,电路图如图乙所示。
(1)根据汽车电池铭牌,一块电芯所带电量为 C;
(2)为了更加精确地测量,图乙中电压表量程应该接 (“5”或“15”)V;
(3)某物理实验小组按图乙连接电路,闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U,利用测量数据,作图线如图丙所示,图线的纵轴截距为a,斜率为k,则一块电芯的电动势E= ,r= ;
(4)利用图乙所示电路测得的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比,E测 E真,r测 r真(填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】 1431 5 小于 小于
【详解】(1)[1]一块电芯所带电量为
(2)[2]一块电芯的额定电压约为
为了更加精确地测量,图乙中电压表量程应该接5V;
(3)[3][4]根据 得
图线的纵轴截距为a,即 则
斜率为 所以
(4)[5][6]如果考虑电压表的内阻
此时图线纵截距表示,所以E测小于E真,而斜率不变截距偏大,因此r测小于r真。
31.新能源汽车是汽车发展的主流方向,如图(a)为车载动力电池组中一块电池,其技术参数是额定容量约120 Ah,额定电压约3.3V,内阻约0.03Ω。现有一块该型号的旧电池,某研究小组用如图(b)所示电路测量该电池的电动势和内阻,其中电流表量程为100mA、内阻为9Ω;定值电阻Ro=1Ω。测得的数据如下表所示。
次数
1
2
3
4
5
R(Ω)
0.9
4.2
7.3
10.8
14.1
I0(mA)
100
50
34
25
20
(1)实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是 ;
(2)利用测得的数据在坐标纸上作出R和的图像,其中I表示干路电流 ;
(3)由图像可知,该电池的电动势E= V,内阻r= Ω。
【答案】 扩大电流表的量程 图见解析 3.2~3.4 1.1±0.2
【详解】(1)[1]实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是扩大电流表的量程;
(2)[2]电流表扩大量程后
即量程扩大10倍,则5次试验对应的干路电流I分别为1A、0.5A、0.34A、0.25A、0.20A,
则对应的分别为1、2、3、4、5,则画出图像如图
(3)[3][4]由闭合电路的欧姆定律 即
由图像可知
多普勒效应和光学
32.某新能源汽车开启最新技术的“隐私声盾”功能后,司机将无法听到后排乘客说话的内容。“隐私声盾”系统能采集后排乘客的声音信号,并通过司机头枕音箱发出自适应的抵消声波,将对话声音抵消,从而屏蔽90%以上的后排对话信息,提高驾驶员的专注度,同时保护后排乘客的隐私。下列说法正确的是( )
A.“隐私声盾”技术运用了多普勒效应
B.抵消声波与后排说话声波的频率相同
C.抵消声波比后排说话声波的传播速度快
D.抵消声波与后排说话声波的相位差为零
【答案】B
【详解】A.“隐私声盾”利用的是两列声波相互干涉的原理,故A错误;
B.由于两列声波需要相互干涉,故抵消声波与后排说话声波的频率相同,故B正确;
C.机械波的传播速度与介质有关,故抵消声波与后排说话声波的传播速度一样快,故C错误;
D.抵消声波与后排说话声波相互抵消,在干涉点处的振动相位差为的奇数倍,故D错误。
故选B。
33.(23-24高三上·上海·期中)国产新能源汽车安装了“防撞预警安全系统”,新能源汽车配备的雷达会发射毫米级电磁波,并对前车反射的毫米波进行处理,下列关于毫米波和防撞系统的说法正确的是( )
A.毫米波不是横波
B.毫米波不能在真空中传播
C.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象
D.该系统运用了多普勒效应
【答案】D
【详解】A.毫米波是由LC振荡电路激发而产生的电磁波,是横波,故A错误;
B.电磁波可以在真空中传播,故B错误;
C.毫米波的波长远小于车的大小,所以遇到前车时不会发生明显衍射现象,故C错误;
D.该系统通过接收的电磁波的频率起防撞作用,运用了多普勒效应,故D正确;
故选D。
34.近年来,我国新能源汽车海外销量屡创佳绩。在汽车制造中,镀膜技术可以显著提升车窗的光学性能。现有兴趣小组做了如下实验:在底面一半径为a,高为的玻璃圆柱体中心放置有一点光源。已知该圆柱体的折射率为,在圆柱体部分表面镀上不透光薄膜,使得从点光源处发出光线不能通过一次折射透出圆柱体。尽可能减少镀膜使用量的情况下,镀膜面积与圆柱体表面积之比为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【详解】据题意得出下图
,,
故圆柱体上下表面可以射出光线面积总共为
侧面可射出光线的面积为
圆柱体总面积为,所以面积之比为。
故选A。
35.(2024·上海黄浦·二模)部分新能源汽车的“智能玻璃”配备了抬头显示系统如图(a),可将车辆的行驶速度、导航信息等重要行车信息投射到前挡风玻璃上。其原理图如图(b)所示,投影系统完成成像过程后,传导至光波导片中,通过“全反射”原理将光传输到人眼。光波导片的玻璃基底的折射率为n1,玻璃基底周围介质的折射率为n2。
(1)n1 n2。(选择:A.“大于”B.“小于”)
(2)发生全反射的临界角为 。
(3)“智能玻璃”还能根据车外光照度自动调节玻璃的透明度,车外光照度和玻璃的透明度的关系图像如图(c)所示。当透明度为100%时,车内光照度为 Lx。
【答案】(1)A (2) (3)60
【详解】(1)[1]全反射的条件:1.光从光密介质射向它与光疏介质的界面上,2.入射角大于或等于临界角。则n1大于n2。
故选A。
(2)[1]设发生全反射的临界角C,由 则
(3)[1]图(c)的图像是一个反比例函数图像,可知
得 Y=60
分子动理论和气体定律
36.(2024·上海黄浦·二模)某型号新能源汽车的车厢空间容积约为5.00m3,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,标准状态下气体的摩尔体积为22.4L/mol,标准状态下空载车厢内的空气分子数约为 个。(保留3位有效数字)
【答案】1.34×1026
【详解】标准状态下空载车厢内的空气分子数约为
个
37.(2024·上海黄浦·二模)某型号新能源汽车的后备箱内安装有气压支撑杆,它主要由汽缸和活塞组成,开箱时密闭汽缸内的压缩气体膨胀将箱盖顶起,忽略气体分子间相互作用,若缸内气体( )
A.与外界无热交换,则气体温度升高
B.与外界无热交换,则气体分子的平均动能增大
C.温度保持不变,则气体压强变大
D.温度保持不变,则气体从外界吸收热量
【答案】D
【详解】AB.缸内气体与外界无热交换 Q=0
由于气体膨胀对外做功 W<0
根据热力学第一定律得 =W+Q
所以气体内能减小,温度降低,分子平均动能减小,故AB错误;
C.根据玻意耳定律得,温度不变,气体体积变大时,压强减小,故C错误;
D.若缸内气体的温度保持不变,则气体内能不变,即 =0
则有 Q=-W=-W>0
则气体从外界吸收热量,故D正确。
故选D。
38.(2024·上海黄浦·二模)在夏天高温37℃时,新能源汽车的胎压监测系统显示左前轮胎的胎压为2.10p0(p0为大气压强),轮胎的容积是25.0L。当冬季气温降低为0℃(车胎不漏气且容积可视为不变,车胎内外无温度差),该轮胎的胎压为 p0,0℃时要将此轮胎的胎压提升到2.40p0,需要充入压强为p0的空气 L。(均保留3位有效数字)
【答案】 1.85 13.8
【详解】[1]气体做等容变化,则
其中
解得该轮胎的胎压为
[2]0℃时要将此轮胎的胎压提升到2.40p0,气体做等温变化,则
其中 ,
解得充入压强为p0的空气的体积为
39.随着国产新能源汽车的飞速发展,现在高端的国产新能源汽车也配备如图1所示的空气悬架系统,该系统可以简化成一个带活塞的导热气缸,如图2所示,活塞通过轻质金属杆固连到车轮轮轴上。一辆质量为(不含4个车轮和活塞)的汽车静止在水平地面时,每个气缸内气体体积为,活塞面积,初始时环境温度为27℃,大气压强为(气缸内气体可看成理想气体,g取)
(1)若环境温度缓慢升高到33℃,大气压强保持不变,求每个气缸内气体的体积;
(2)若环境温度保持27℃不变,质量m=60kg的驾驶员上车,待缸内气体稳定后,求每个气缸内气体的体积。
【答案】(1) (2)
【详解】(1)汽车质量不变,则气缸内气体压强不变,属于等压变化,有
解得
(2)初始时,设每个气缸的压强为,则有
解得
驾驶员上车后,设每个气缸内压强为,则有
解得
驾驶员上车过程属于等温变化,有
解得
40.(多选)某新能源汽车制动时回收汽车的动能。汽车制动时车轮带着线圈在辐向磁场中转动,如图(a)所示,其截面图如图(b)所示。已知线圈的匝数为N,AB的长度为,BC的长度为,线圈切割处磁场的磁感应强度大小为B。当线圈从水平位置逆时针转30°时,线圈的角速度为,电流为,则下列说法正确的是( )
A.感应电流的方向为DCBA
B.感应电动势的大小为
C.感应电动势的大小为
D.受到的安培力竖直向上,大小为
【答案】AB
【详解】A.由右手定则得,当线圈从水平位置逆时针转30°时,感应电流的方向DCBA。故A正确;
BC.当线圈转30o的时,AB、CD两边垂直切割磁感线(辐向磁场),感应电动势的大小为NBL1L2ω,故B正确,C错误;
D.由左手定则,此时AB受到的安培力斜向左上方30o(与辐向磁场垂直),大小为NBIL1。故D错误。
故选AB。
41.(2024·上海闵行·二模)新能源电动汽车
新能源汽车指采用非常规车用燃料作为动力来源的新型汽车。比如纯电动汽车以电池模组和电动机为主要动力装置,有节能减排、低噪音、高效率等优点,是未来汽车产业的重要发展方向。
(1)18650型锂电池是目前电动汽车电池模组的主流单体电芯。某同学使用如图(a)所示的电路测量一节18650型锂电池的电动势和内阻,得到 数据如图(b)所示。
①图(a)中固定电阻 R在电路中起到 作用。
②根据图(b)中的数据,可得18650型锂电池的电动势为 E= V,内阻为 r= mΩ(保留2位有效数字)。
③若将一节18650型锂电池与线圈电阻为 R=0.014 Ω 的电动机串接,电路中其他电阻忽略不计,理论上电动机的输出功率最大为 W。
(2)某款电动汽车长 4.7 m、宽 2.0 m、高 1.4m,其发动机最大功率达到 200kW,若电动车运动时受到的阻力主要来自于空气阻力 f1和机械阻力f2。已知空气阻力满足 ,其中空气密度kg/m3,风阻系数,A为电动车行驶时的迎风面积,v为电动车的行驶速度。各行驶阻力分布(百分比)与车速关系如图所示,那么当车速是 50m/s 时,电动汽车所受总阻力大小为 N。此款电动汽车行驶的最大速度为 m/s。(结果保留到小数点后两位数)
【答案】(1) 起保护电路的作用 3.5 35 62.5 (2)1706.25 76.56
【详解】(1)①[1]R起保护电路的作用;
②[2][3]根据闭合电路欧姆定律有
图像连线可知
则图像的斜率为 m
将坐标(5,3.325)代入解得 V
③[4]设电动机的电压为U,电流为I,则输出功率为
根据闭合电路欧姆定律有
联立解得
根据数学方法可知当 A
时取最大值,解得 W
(2)[1] 当车速是 50m/s 时,空气阻力为 N=1365N
此时空气阻力占比80%,则总阻力为 N
[2]设纵坐标为,根据数学方法可知空气阻力图像满足
设最大速度为,此时总阻力为
速度最大时,根据功率的计算公式有
解得 m/s
(2024·上海崇明·二模)新能源汽车
新能源车以其环保、智能等优势越来越受到广消费者的青睐,新能源车将逐步替代传统燃油汽车成为家庭用车的主流。某款国产纯电四驱SUV汽车,其说明书的相关数据如下:重量2440kg,搭载了108.8kWh大容量电池,电池能量密度为150Wh/kg。续航里程(充满电后汽车能行驶的最大路程)635公里,百公里耗电17.6kWh。最高时速达到180km/h。零至100km/h加速时间4.4秒。
请完成下列问题
42.下列哪种情况可以将汽车看作质点( )
A.在倒车入库时 B.高速公路上检测车速时
C.避让障碍物时 D.交通事故中核定责任时
43.该款SUV汽车,在某次充电过程中,显示充电功率为6.1kW,电能量剩余为35%,充电剩余时间为11小时30分钟。该电池的实际最大容量为 kWh。充满电后,在某路段实际运行过程中,屏幕显示:近50公里内计算得出每百公里平均耗电22kWh。如果按照这样的耗电,该车实际能续航 公里(保留小数点后1位数字)。
44.提速快是新能源汽车的一个重要优势。假设该SUV汽车在说明书提供的最短时间内,速度从零提速至100km/h的过程是匀加速直线运动,则其平均加速度大小为 ,这过程中,汽车行驶的距离为 m。(保留2位有效数字)
45.一汽车静止时测得车长为L1,高速行驶时在静止地面上观察者测得其长度为L2。仅考虑相对论效应,比较两者的大小( )
A. B. C. D.不能确定
46.(多选题)电动汽车在向右运动过程中,司机发现用细线吊在车内的一个小玩偶(可以看作质点)相对前挡风玻璃向后发生了偏移,如图示,则该时刻汽车的运动情况可能是( )
A.匀速向右运动 B.加速向右运动
C.向右转向运动 D.沿着斜坡匀速上坡
47.电动汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图像中,可能正确的是(其中,)( )
A.B. C.D.
48.若两辆汽车做碰撞安全试验,汽车甲的质量2000kg,汽车乙的质量为1500kg,两车碰撞前后的速度随时间变化的图像如图所示。碰撞过程中,系统的总动量 (填“守恒”或“不守恒”),汽车甲受到的合外力大小 N。
49.安全防爆轮胎,在轮胎漏气甚至直接和外界联通时,轮胎也不会被压扁爆胎。假设一个防爆轮胎的容积为30升,维修工人在修补完轮胎后,需要用气泵向轮胎内充气,使胎压达到250kPa,当时外界大气压为101kPa,温度为37℃。则还需要充入101kPa的空气 升。在汽车行驶一段时间后,胎压检测显示为260kPa,此时轮胎内温度为 ℃。整个过程轮胎容积保持不变。(保留三位有效数字)
50.电动汽车在正常行驶时靠电源通过电动机提供动力,在减速或刹车时,又可以将汽车的动能通过发电机反馈给电源充电,实现能量回收目的。小敏同学为了研究电动汽车这一工作原理,设计了一个小实验。如图,两根相距为L的平行光滑金属导轨水平放置,导轨间分布着竖直向下的匀强磁场,其磁感强度为B,一导体棒AB垂直置于导轨上,其电阻为R,并与金属导轨接触良好。图左侧为充、放电电路,已知电源的电动势为E,内电阻为r。电容器的电容为C。除了电源、金属棒的电阻外,不计其它电阻。
(1)在模拟汽车启动时,将开关S接到1位置,电源对外放电,导体棒受到安培力相当于汽车的牵引力。此时电源的电能主要被转化为 能和 能,某时刻电流强度为I,则此时导体棒的速度为 。在图上标出导体棒速度方向。
(2)在模拟汽车减速时,将开关S接到2位置,电路与电源脱开,和电容器联接,导体棒对电容充电。充电过程中,电容器上极板带 电。在导体棒速度减速为v2时,充电电流为I,此时电容器的所带的电量为 。
【答案】42.B 43.107.9 490.5/490.6 44.6.3 61 45.A 46.BD 47.B 48.不守恒 20000/ 49.44.3 49. 4
50. 内能 机械能 见解析 正 C(BLv2-IR)
【解析】42.在倒车入库、避让障碍物、交通事故中核定责任时,都不可忽略汽车的大小和形状;在高速公路上检测车速时,可以忽略汽车的大小和形状,将其看作质点。
故选B。
43.[1]该电池的实际最大容量为
[2]该车实际能续航为
44.[1]根据说明,零至100km/h加速时间4.4秒,则平均加速度大小为
[2]这过程中,汽车行驶的距离为
45.根据钟慢尺缩效应,可知,故选A。
46.当汽车匀速向右运动时,小玩偶的悬挂线将沿着竖直方向,不会发生偏移;当汽车加速向右运动时,小玩偶将相对前挡风玻璃向后发生偏移;当汽车向右转向运动时,小玩偶将相对前挡风玻璃向左发生偏移;当汽车沿着斜坡匀速上坡时,小玩偶将相对前挡风玻璃向后发生偏移。
故选BD。
47.设汽车牵引力为,加速度为,速度为,质量为,则有
由于汽车的输出功率恒定,随着速度的增大,牵引力逐渐减小,则汽车的加速度也逐渐减小;当牵引力减小到与阻力等大反向时,汽车不再加速,此时的最大速度为
当输出功率增大到固定值时,汽车又开始做加速度逐渐减小的加速运动,当牵引力再次减小到与阻力等大反向时,汽车不再加速,此时的最大速度为
故选B。
48.[1]碰撞前两车的动量分别为
碰撞后两车的动量之和为
由于,所以碰撞过程中,系统的总动量不守恒。
[2]碰撞过程中甲的加速度为
所以甲受到的合外力大小为
49.[1]由玻意耳定律可得,还需要充入的空气为
[2]由查理定律可得,此时轮胎内温度为
50.(1)[1][2]在模拟汽车启动时,将开关S接到1位置,电源对外放电,导体棒受到安培力相当于汽车的牵引力。此时电源的电能主要被转化为汽车运动的机械能和导体棒发热产生的内能。
[3]某时刻电流强度为I,此时电源输出的机械功率为
又 ,
联立解得此时导体棒的速度为
[4]电流方向由A至B,根据左手定则可知导体棒所受安培力方向向右,则速度方向向右,如下图所示
(2)[5]导体棒向右运动切割磁感线产生电流,对电容充电。根据左手定则可知,导体棒内的电流方向由B至A,所以电容器上极板带正电荷。
[6]在导体棒速度减速为v2时,导体棒两端的电动势为
充电电流为I,则电容器两端的电压为
此时电容器的所带的电量为
(2024·上海松江·二模)四、电磁感应现象与应用
1831年法拉第发现了电磁感应现象,麦克斯韦建立了电磁场理论。
51.如图为最早的发电机装置,由 (选涂:A.法拉第 B.奥斯特)发明;当圆盘向同一方向时快时慢地转动时,通过电阻器的电流是 (选涂:A.交流电 B.直流电)。
52.如图,新能源汽车由地面供电装置(发射线圈,连接家用电源)将电能传送至轿车底部的感应装置(接收线圈,连接充电电池),对车载电池进行充电。则( )
A.增大发射线圈与接收线圈的间距,接收线圈中感应电流的频率不变
B.发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等
C.为了保护接收线圈不受损坏,可在接收线圈下再加装一个金属护板
D.增大发射线圈与接收线圈的间距,发射线圈与接收线圈两端电压之比不变
53.某储能装置是一个电容为的电容器。现用高压对电容器进行充电,电容器充电后储存的电量为 C;储存的能量为 J。
54.如图发电机模型,一边长为L的单匝正方形线圈,在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕轴匀速转动。通过理想变压器与负载电阻为R相连,不计其它电阻,变压器左右线圈匝数之比为k,则:
(1)当线圈平面与磁场 (选涂:A.垂直 B.平行)时,线圈中的电动势最大,最大值为 ;
(2)从图示位置开始计时,线圈中的电动势随时间变化的关系式为 ;
(3)(计算)线圈转动过程中电阻R的功率 。
55.如图,水平面内的两根平行金属导轨处在竖直向上的匀强磁场中。两根相同的金属棒ab和cd垂直横跨在导轨两端,其中cd棒通过绝缘细线跨过定滑轮与重物M连接。由静止同时释放两根金属棒,忽略各处摩擦,导轨足够长,不考虑可能发生的碰撞。请定性画出重物M下落过程的速度时间图像 。
【答案】51.A B 52.A 53. 0.3 750
54.B 55.
【解析】51.[1]最早的发电机装置,由法拉第发明。
故选A。
[2]当圆盘向同一方向时快时慢地转动时,通过电阻器的电流方向不变,是直流电。
故选B。
52.[1]A.发射线圈与接收线圈中的磁通量变化的频率相同,增大发射线圈与接收线圈的间距,接收线圈电流的频率不变,故A正确;
B.由感应装置与供电装置的工作原理可知,非理想状态下由于能量损耗供电线圈和感应线圈的磁通量变化率不等,故B错误;
C.如果在车底加装一个金属护板,金属护板会产生涡流,损耗能量,同时屏蔽磁场,使接收线圈无法产生感应电流,故C错误;
D.增大发射线圈与接收线圈的间距,则通过接收线圈的磁通量减小,根据
发射线圈与接收线圈两端电压之比变大,故D错误。
故选A。
53.[1][2]电容器充电后储存的电量为
储存的能量为
54.(1)[1][2]当线圈平面与磁场平行时,线圈中的电动势最大,最大值为
(2)[3]图示位置线圈平面与磁场平行,线圈中的电动势随时间变化的关系式为
(3)[4]线圈转动过程中变压器原线圈电压有效值
副线圈电压有效值
电阻R的功率
55.[1]重物M下落过程的速度大小等于cd棒速度大小,由静止同时释放两根金属棒后,cd棒加速度
可知加速度随速度的增大而逐渐减小,图像斜率代表加速度,图像如图
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热点04 新能源汽车
中国新能源汽车产业蓬勃发展,已成为全球新能源汽车的重要市场和技术创新高地。涵盖纯电动、插电混动及燃料电池等多种类型,中国新能源汽车以其绿色、智能、高效的特点,广受消费者青睐。政府的大力扶持、技术的不断突破以及基础设施的快速完善,推动了产业的迅速壮大。近年来,中国新能源汽车产销量持续攀升,不仅在国内市场占据重要位置,也在国际市场上展现出强劲竞争力,为全球汽车产业绿色发展贡献力量。
功与能
1.我国新能源汽车发展迅猛,从技术到生产都已经走在世界最前列。某辆新能源汽车在某测试场的水平路面上由静止启动做直线运动,汽车先做加速度为a=4m/s2的匀加速直线运动。达到额定功率P=100kW后保持功率不变继续运动,最后做匀速直线运动,已知汽车的质量m=2×103kg,汽车受到的阻力为所受重力的,取重力加速度大小g=10m/s2,则下列说法正确的是( )
A.汽车从启动到最大速度的过程中,牵引力一直增大
B.汽车的最大速度为40m/s
C.汽车做匀加速直线运动的时间为2.5s
D.汽车从启动到最大速度所经历的时间为12.5s
2.发展新能源汽车是我国一项重大能源安全战略,新能源汽车在能源节约、环境保护等方面有很大优势。以下为我国某知名新能源油电混合动力汽车部分参数及汽车在某次行驶过程中仪表盘的状态信息,仪表盘左边是汽车功率表,右边是车速表。请问这辆汽车在充满电后,按照仪表盘所示的状态行驶,大概可以行驶( )
项目
整车质量/kg
风阻系数
电机最大功率/kW
电池能量/kW·h
WLTC纯电续航里程/km
CLTC纯电续航里程/km
数据
1700
0.255
160
16
90
120
A.80km B.90km C.110km D.120km
3.为了减少环境污染,适应能源结构调整的需要,我国对新能源汽车实行了发放补贴、免征购置税等优惠政策鼓励购买。在某次直线运动性能检测实验中,根据某辆新能源汽车的运动过程作出速度随时间变化的v-t图像。Oa为过原点的倾斜直线,ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段,bc段是与b点相切的水平直线,则下列说法正确的是( )
A.0~t1时间内汽车做匀加速运动且功率保持不变
B.t1~t2时间内汽车牵引力做功为
C.t1~t2时间内的平均速度大于
D.t2~t3时间内汽车牵引力大于汽车所受阻力
4.新能源汽车是低碳发展观念下的新型动力汽车,能够不依赖于传统能源。如图所示,某款新能源汽车质量为m,初速度为,以恒定功率P在平直公路上运动,经时间t达到该功率下的最大速度,设该车行驶过程所受到的阻力F保持不变。则该车在时间t内( )
A.牵引力的功率 B.初始时刻牵引力大小为
C.为使速度增加,牵引力逐渐增大 D.牵引力做功
5.2024年3月5日,全国人大会议的政府工作报告中提出:鼓励和推动消费品以旧换新,提振智能网联新能源汽车、电子产品等大宗消费。智能网联汽车也将是未来的趋势。假设某智能网联汽车在平直路面上启动后的牵引力随时间变化的图像如图所示,已知该汽车以额定功率启动,在平直路面上运动的最大速度为,所受阻力恒定,由此可知该汽车( )
A.额定功率为
B.启动后速度为时的加速度为
C.在时间内克服阻力做功为
D.在时间内位移小于
6.(22-23高三上·上海浦东新·阶段练习)我国是原油进口大国,进口的石油主要用于交通运输。燃油汽车过多不仅污染环境,还严重影响到我国的能源安全,大力发展新能源汽车是国家突破能源困局的重要举措。一辆电动汽车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为18m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力F与对应的速度v,并描绘图像,图中AB、BC均为直线,若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定,由图像可知下列说法正确的是( )。
A.电动汽车行驶中所受的阻力为3000N
B.A到B阶段,牵引力的功率保持不变
C.若已知电动汽车总质量为1200kg,则汽车匀加速的时间是1.8s
D.电动汽车的额定功率为108kW
7.新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源,综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术,形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。为检测新能源汽车的基本性能,某志愿者驾驶汽车以36 km/h的速度驶入水平长直试验场,某时刻开始刹车,汽车做匀减速直线运动直到速度减为0,然后马上使汽车做匀加速直线运动直到恢复最初的速度。从开始刹车到恢复最初速度的过程中汽车位移与速度的关系如图所示,下列说法中正确的是( )
A.汽车加速过程中加速度的大小为5m/s2
B.该过程中汽车的总位移为20m
C.该过程所用的总时间为8s
D.汽车刹车过程中加速度的大小为5m/s2
8.(多选)我国新能源汽车近几年实现了新的跨越,“车能路云”融合发展,将构造全新的智能出行生态系统。某品牌不同型号的A、B两辆新能源汽车在同一条平直公路的两个车道上测试刹车性能,两车同时同地点刹车后,它们的速度v与刹车位移x的关系如图,刹车后两车恰好并排停下,刹车过程两车均做匀减速直线运动。则( )
A.刹车过程中A车始终在前面 B.刹车过程中B车始终在前面
C.A、B两车刹车的加速度大小之比为 D.A、B两车刹车的时间之比为
9.为减少环境污染,实现我国“碳达峰、碳中和”的目标,中国大力发展新能源汽车。某型号国产新能源汽车的额定功率,整车总质量,该车在封闭测试路段以额定功率从静止出发,假设行驶过程受恒定阻力,当沿水平直线行驶距离x=875m时速率达到最大,然后以此速率匀速行驶。
(1)求该新能源汽车最大行驶速率;
(2)求从静止出发到刚达到最大行驶速率的时间。
10.一辆新能源汽车在专用道上进行起步测试,汽车沿平直的公路以恒定功率P从静止开始启动,车上装载的传感器记录了牵引力F随速度v变化的图像如图所示,加速过程在图中B点结束,所用的时间,经历的路程,10s后汽车做匀速运动,汽车运动过程中所受的阻力始终不变。求:
(1)汽车恒定功率P的大小;
(2)汽车匀速运动时的速度大小;
(3)汽车的质量。
11.下面是某品牌新能源汽车介绍中的一段文字:
“将近6米的超长车身设计,使得整车车顶集成的太阳能芯片面积达到了6平方米左右。极富流线型的整车造型,隐藏式的轮毂设计,纤细的摄像头式后视镜,使整车风阻大幅下降。全车采用铝合金框架并结合碳纤维车身,整车质量仅700千克,这一轻量化设计使整车能耗极低。”
(1)设上述新能源汽车采用混合动力设计,发动机最大输出功率为30 kW,在厂区内的实验路段上行驶时所受总阻力约为车和驾驶员总重的0.1倍。试估算50 kg的工程师驾驶这种汽车在实验路段上行驶的最高车速;
(2)汽车牵引力F与车速倒数v−1间的关系图线ABC,如图2所示,请根据图线ABC判断汽车做什么运动,并求B点时发动机的输出功率:
(3)已知太阳辐射的总功率P0 = 4 × 1026 W,太阳到地球的距离r = 1.5 × 1011 m,太阳光传播到达地面的过程中大约有34%的能量损失。目前,制作太阳能电池的最好的材料为砷化镓,其将光能转化为电能的效率可达到31.6%。试通过计算分析,这种汽车只采用纯太阳能驱动,且能保持最大输出功率30 kW不变的可行性。
(23-24高三上·上海嘉定·期中)本届亚运会,杭州的组织工作兑现了向全世界呈现“中国特色、亚洲风采、精彩纷呈”盛会的庄严承诺。
12.本届田径赛场使用机器狗运送铁饼,裁判将2kg的铁饼夹到机器狗的背部后让其跑回运动员身边。某次机器狗单程的加速度a随时间t的变化关系如图所示。根据图像估算机器狗奔跑的最大速率 m/s,以最大速率前进的距离为 m。
13.本届亚运会使用了大量新能源汽车运送物资。
(1)我国新能源汽车电池的“能量密度”最高能达到500Wh/kg,其中“Wh/kg”用国际单位制中的基本单位可表示为( )
A.C B.J/kg C. D.
(2)如图,物流卡车以恒定功率在水平道路上匀速行驶,车速为。若其保持功率不变,沿斜坡驶上高架桥,且在驶上高架前再次达到匀速,速率为,则卡车在整个上坡阶段牵引力变化情况是 ,上坡过程的平均速度 (选填:“>”、“=”或“<”)。
14.(23-24高一下·上海·期末)新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源(或使用常规的车用燃料、采用新型车载动力装置),2020年11月,国务院办公厅印发《新能源汽车产业发展规划(2021-2035年)》,要求深入实施发展新能源汽车国家战略,推动中国新能源汽车产业高质量可持续发展,加快建设汽车强国。
(1)质量m=5000kg的汽车在水平面上以加速度启动,所受阻力大小是f=1000N,汽车启动后第1s末的瞬时功率为( )
A.2kW B.11kW C. 20kW D.22kW
(2)赛车手驾驶一辆的长安福特沿斜面下降了到达地面,,若取地面为零势能面,则长安福特开始时的重力势能为( )
A. B. C. D.
(3)在行驶过程中,小明一家遇见一座拱形桥梁,道路旁标识牌提示“控制车速,注意安全”。小明目测此拱桥的半径大约为10m。那么要安全通过此拱桥,汽车速度不能超过 m/s。(g=10m/s2)
(4)如图()所示,质量为的物块以初速度从图中所示位置开始沿粗糙水平面向右运动,同时物块受到一水平向左的恒力作用,在运动过程中物块速度随时间变化的规律如图()所示。求:
①恒力的大小;
②前内恒力做的功和摩擦力做的功;
③若在距离出发点10米的左边有一个半径为2.5米的光滑圆球,在水平力一直作用到光滑圆球低端的情况下,判断物块能否到达最高点,若能,求出在点时物块对轨道的压力。
15.(2024·上海黄浦·二模)新能源汽车安装了防撞预警安全系统,车载雷达会发射毫米波(毫米级电磁波),并对前车反射的毫米波进行处理。
(1)毫米波( )
A.遇前车时会发生明显衍射现象
B.由空气进入水时传播速度会变大
C.是原子核受到激发而产生
D.是横波能发生偏振现象
(2)雷达发现前方28m处有一固定的障碍物后,防撞预警安全系统立即进行急刹车,汽车运动的v-t图像如图示。刹车过程中车的加速度的大小为 。该车静止后距离障碍物的距离为 m。
电路与电磁感应
16.超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置,在新能源汽车等领域已得到广泛应用,如图所示是一单体超级电容器,它的电容值是。若用国际单位制基本单位的符号来表示“F”,下列正确的是( )
A. B.
C. D.
17.(多选)我国新能源汽车发展迅速,部分新能源汽车使用磷酸铁锂电池供电。某磷酸铁锂电池的电池容量为,平均工作电压3.2V,平均工作电流为2A,则下列说法正确的是( )
A.该电池的平均输出功率为6.4W
B.该电池可以正常工作41.6h
C.该电池最多可以储存的电能为93600J
D.该电池最多可以储存的电荷量为93600C
18.(多选)我国新能源汽车发展迅猛,从技术到生产都已经走在世界最前列。某国产新能源汽车铭牌上的部分内容如下,该车充电器的充电效率为90%,从零电量充到额定容量的80%,正常充电需要8h,快充状态下仅需0.4h。下列说法正确的是( )
动力电池系统额定电压:350V
动力电池系统额定容量:192A·h
驱动电机额定功率:60/60kW(前轴/后轴)
乘坐人数:5人
最大允许总质量:2100kg
A.充80%的电需要消耗约60kW·h的电能
B.快充时的电功率为正常充电时电功率的20倍
C.汽车正常行驶过程中,电池的化学能全部转化为机械能
D.汽车在水平面加速过程中,若实际功率保持不变,则加速度增大
19.2023年10月,华为发布全液冷超级充电桩,可实现“一秒一公里”充电速度,在该领域上遥遥领先。若该充电桩工作电压为1000V,最大输出功率为600kW,现给某新能源汽车上的超级电容进行充电,则在充电过程中( )
A.电容器板间电压逐渐变大
B.电容器的电容会逐渐增大
C.充电电流为600A保持不变
D.电容器充电功率大,电容器充满电时电荷量会增大
20.2023年10月,华为发布全液冷超级充电桩,可实现“一秒一公里”充电速度,比特斯拉超级充电站快了两倍以上。若该充电桩工作电压为1000V,最大输出功率为600kW,现给某新能源汽车上的超级电容进行充电,则在充电过程中( )
A.最大电流为600A B.电容器电容逐渐增大
C.电容器两极板间的电压不变 D.充电电流一直保持不变
21.某汽车无线充电站的无线充电设备充电效率约为80%,一辆新能源汽车最大充电容量为,从0到100km/h的加速时间为7s。当汽车电池容量低于最大容量20%,要求进入充电站进行充电。下列说法正确的是( )
A.充电过程能量不守恒
B.从电池容量20%到充满电,需要消耗电能
C.电机正常工作时的电流等于输入电压与电动机电阻的比值
D.保持最大功率恒定不变加速时,汽车的加速度减小
22.某兴趣小组对新能源汽车的工作原理产生了兴趣,他们查阅资料做了一个简单的原理图,主要元件有动力电池组、车灯以及电动机,如图所示,额定电压为、线圈电阻的电动机与内阻为的车灯并联,连接在电动势的动力电池组上。当S闭合后电动机恰好正常工作,此时通过电池组的电流为10A。求:
(1)电池组的内阻r;
(2)流过灯泡的电流;
(3)电动机的输出功率。
23.(多选)某款新能源汽车的直流蓄电池进行性能测试,测试过程中系统输出的图像如图,其中P为直流电源的输出功率,I为总电流,则该蓄电池( )
A.电动势为12V B.内阻为2Ω
C.最大输出功率为72W D.短路电流为12A
24.新能源汽车无线充电技术的优点包括安全可靠、充电场地的空间利用率高、智能化程度高、维护和管理方便等。图甲为某国产品牌汽车无线充电装置,供电线圈固定在地面,受电线圈固定在汽车底盘上,当两个线圈靠近时可实现无线充电,其工作原理如图乙所示。某课外学习小组查阅资料得知,当输入端ab接上380V正弦交流电后,电池系统cd端的电压为600V,电池系统的电流为20A。若不计线圈及导线电阻,下列说法正确的是( )
A.为保护受电线圈不受损坏,可以在车底板加装金属护板
B.若输入端ab接上380V恒压直流电,也能正常充电
C.供电线圈和受电线圈匝数比可能为1:2
D.ab端的输入功率等于12kW
25.无线充电技术已经在新能源汽车等领域得到应用。如图甲所示,在地面下铺设供电的送电线圈,车上的受电线圈与蓄电池相连,不考虑线圈的自感,假设地面供电装置输入如图乙所示的交变流电,下列说法正确的是( )
A.地面供电装置连接恒压直流电源时也可以实现对汽车充电
B.t=0.01s时受电线圈的磁通量变化率最大
C.电路中的电流方向每秒钟改变50次
D.t=0.0025s时,乙图中电流的瞬时值为20A
26.随着新能源汽车的普及,无线充电技术得到进一步开发和应用。如图甲所示,由地面铺设供电的供电线圈,将电能传送至电动汽车底部的受电线圈,从而对车载电池进行充电(电路模拟如图乙)。若已知供电线圈和受电线圈匝数比为。当供电线圈接上图丙中的正弦交流电后,受电线圈中的电流为2A。不考虑线圈的自感,忽略电能传输的损耗,下列说法正确的是( )
A.受电线圈的输出电压为55V
B.供电线圈的输入功率为220W
C.受电线圈的电流方向每秒改变50次
D.车身受电线圈中的感应电流磁场总是与地面供电线圈中电流的磁场方向相反
27.2019年11月4日美国正式启动退出《巴黎气候变化协定》的程序,《巴黎协定》是人类历史上应对全球温室效应带来的气候变化的第三个里程碑式的国际法律文本。为了减少二氧化碳的排放,我国一直在大力发展新能源汽车,已知某型号的电动汽车主要技术参数如下:
车型尺寸长×宽×高
4870×1950×1725
最高时速(km/h)
120
电机型式
交流永磁同步电机
电机最大电功率(kW)
180
工况法纯电续驶里程(km)
500
等速法纯电续驶里程(km)
600
电池容量(kWh)
82.8
快充时间(h)
1.4
0-50km/h加速时间(s)
2
0-100km/h加速时间(s)
4.6
根据电动汽车行业国家标准(GB/T18386-2017)、电机的最大功率为电机输出的最大机械功率:电池容量为电池充满电时储存的最大电能根据表中数据,可知( )
A.0-100km/h的加速过程中电动车行驶的路程一定大于66m
B.电机以最大功率工作且车以最大速度行驶时,车受到的阻力大小为5000N
C.该车在0-50km/h的加速过程中平均加速度为25m/s2
D.用输出电压为220V的充电桩给电池快速充电时,充电电流为269A
28.(多选)自2015年起,中国新能源汽车产销量已经连续9年位居全球第一。下表为某品牌新能源汽车的部分参数,下列说法正确的是( )
整车质量
充电电压交流
最高车速
平均充电功率
电池容量
充电时间
A.通过汽车的平均充电电流约为
B.汽车电池的内阻约为
C.该汽车的充电效率约为88%
D.汽车充电过程中,电池的热功率约为
29.绿色环保低碳出行已经成为一种时尚,新能源汽车越来越受市民的喜爱,正在加速“驶入”百姓家,某家用交流充电桩的供电电路如图所示。已知总电源的输出电压为U1=250V,输电线的总电阻r=20Ω,变压器视为理想变压器,其中升压变压器原副线圈的匝数比为n1:n2=1:8,汽车充电桩的额定电压为U4=220V,额定功率为9.5kW。当汽车以额定电压充电时,下列说法中正确的是( )
A.通过输电线的电流为5A
B.电源的输出功率为10.5kW
C.输电线因发热而损失的功率为输送功率的4%
D.降压变压器原、副线圈的匝数之比为100:11
30.某物理实验小组看到比亚迪发布一款新能源汽车宋plusdmi,其中汽车电池采用的是比亚迪的刀片电池技术,整块电池铭牌如图甲所示。已知该车内的整块电池是由15块刀片电池串联而成,其中一块刀片电池由8块电芯串联而成。现将一块刀片电池拆解出来,测量其中一块电芯的电动势E和内阻r,现有如下器材:一个电阻箱、一个电压表、开关和若干导线、一块电芯、坐标纸和刻度尺,电路图如图乙所示。
(1)根据汽车电池铭牌,一块电芯所带电量为 C;
(2)为了更加精确地测量,图乙中电压表量程应该接 (“5”或“15”)V;
(3)某物理实验小组按图乙连接电路,闭合开关,多次调节电阻箱,记录下阻值R和电压表的相应读数U,利用测量数据,作图线如图丙所示,图线的纵轴截距为a,斜率为k,则一块电芯的电动势E= ,r= ;
(4)利用图乙所示电路测得的电动势E测和内阻r测与真实值E真和r真相比,E测 E真,r测 r真(填“大于”“等于”或“小于”)。
31.新能源汽车是汽车发展的主流方向,如图(a)为车载动力电池组中一块电池,其技术参数是额定容量约120 Ah,额定电压约3.3V,内阻约0.03Ω。现有一块该型号的旧电池,某研究小组用如图(b)所示电路测量该电池的电动势和内阻,其中电流表量程为100mA、内阻为9Ω;定值电阻Ro=1Ω。测得的数据如下表所示。
次数
1
2
3
4
5
R(Ω)
0.9
4.2
7.3
10.8
14.1
I0(mA)
100
50
34
25
20
(1)实验中将电流表与定值电阻并联使用的目的是 ;
(2)利用测得的数据在坐标纸上作出R和的图像,其中I表示干路电流 ;
(3)由图像可知,该电池的电动势E= V,内阻r= Ω。
多普勒效应和光学
32.某新能源汽车开启最新技术的“隐私声盾”功能后,司机将无法听到后排乘客说话的内容。“隐私声盾”系统能采集后排乘客的声音信号,并通过司机头枕音箱发出自适应的抵消声波,将对话声音抵消,从而屏蔽90%以上的后排对话信息,提高驾驶员的专注度,同时保护后排乘客的隐私。下列说法正确的是( )
A.“隐私声盾”技术运用了多普勒效应
B.抵消声波与后排说话声波的频率相同
C.抵消声波比后排说话声波的传播速度快
D.抵消声波与后排说话声波的相位差为零
33.(23-24高三上·上海·期中)国产新能源汽车安装了“防撞预警安全系统”,新能源汽车配备的雷达会发射毫米级电磁波,并对前车反射的毫米波进行处理,下列关于毫米波和防撞系统的说法正确的是( )
A.毫米波不是横波
B.毫米波不能在真空中传播
C.毫米波遇到前车时会发生明显衍射现象
D.该系统运用了多普勒效应
34.近年来,我国新能源汽车海外销量屡创佳绩。在汽车制造中,镀膜技术可以显著提升车窗的光学性能。现有兴趣小组做了如下实验:在底面一半径为a,高为的玻璃圆柱体中心放置有一点光源。已知该圆柱体的折射率为,在圆柱体部分表面镀上不透光薄膜,使得从点光源处发出光线不能通过一次折射透出圆柱体。尽可能减少镀膜使用量的情况下,镀膜面积与圆柱体表面积之比为( )
A. B.
C. D.
35.(2024·上海黄浦·二模)部分新能源汽车的“智能玻璃”配备了抬头显示系统如图(a),可将车辆的行驶速度、导航信息等重要行车信息投射到前挡风玻璃上。其原理图如图(b)所示,投影系统完成成像过程后,传导至光波导片中,通过“全反射”原理将光传输到人眼。光波导片的玻璃基底的折射率为n1,玻璃基底周围介质的折射率为n2。
(1)n1 n2。(选择:A.“大于”B.“小于”)
(2)发生全反射的临界角为 。
(3)“智能玻璃”还能根据车外光照度自动调节玻璃的透明度,车外光照度和玻璃的透明度的关系图像如图(c)所示。当透明度为100%时,车内光照度为 Lx。
分子动理论和气体定律
36.(2024·上海黄浦·二模)某型号新能源汽车的车厢空间容积约为5.00m3,阿伏加德罗常数为6.02×1023mol-1,标准状态下气体的摩尔体积为22.4L/mol,标准状态下空载车厢内的空气分子数约为 个。(保留3位有效数字)
37.(2024·上海黄浦·二模)某型号新能源汽车的后备箱内安装有气压支撑杆,它主要由汽缸和活塞组成,开箱时密闭汽缸内的压缩气体膨胀将箱盖顶起,忽略气体分子间相互作用,若缸内气体( )
A.与外界无热交换,则气体温度升高
B.与外界无热交换,则气体分子的平均动能增大
C.温度保持不变,则气体压强变大
D.温度保持不变,则气体从外界吸收热量
38.(2024·上海黄浦·二模)在夏天高温37℃时,新能源汽车的胎压监测系统显示左前轮胎的胎压为2.10p0(p0为大气压强),轮胎的容积是25.0L。当冬季气温降低为0℃(车胎不漏气且容积可视为不变,车胎内外无温度差),该轮胎的胎压为 p0,0℃时要将此轮胎的胎压提升到2.40p0,需要充入压强为p0的空气 L。(均保留3位有效数字)
39.随着国产新能源汽车的飞速发展,现在高端的国产新能源汽车也配备如图1所示的空气悬架系统,该系统可以简化成一个带活塞的导热气缸,如图2所示,活塞通过轻质金属杆固连到车轮轮轴上。一辆质量为(不含4个车轮和活塞)的汽车静止在水平地面时,每个气缸内气体体积为,活塞面积,初始时环境温度为27℃,大气压强为(气缸内气体可看成理想气体,g取)
(1)若环境温度缓慢升高到33℃,大气压强保持不变,求每个气缸内气体的体积;
(2)若环境温度保持27℃不变,质量m=60kg的驾驶员上车,待缸内气体稳定后,求每个气缸内气体的体积。
40.(多选)某新能源汽车制动时回收汽车的动能。汽车制动时车轮带着线圈在辐向磁场中转动,如图(a)所示,其截面图如图(b)所示。已知线圈的匝数为N,AB的长度为,BC的长度为,线圈切割处磁场的磁感应强度大小为B。当线圈从水平位置逆时针转30°时,线圈的角速度为,电流为,则下列说法正确的是( )
A.感应电流的方向为DCBA
B.感应电动势的大小为
C.感应电动势的大小为
D.受到的安培力竖直向上,大小为
41.(2024·上海闵行·二模)新能源电动汽车
新能源汽车指采用非常规车用燃料作为动力来源的新型汽车。比如纯电动汽车以电池模组和电动机为主要动力装置,有节能减排、低噪音、高效率等优点,是未来汽车产业的重要发展方向。
(1)18650型锂电池是目前电动汽车电池模组的主流单体电芯。某同学使用如图(a)所示的电路测量一节18650型锂电池的电动势和内阻,得到 数据如图(b)所示。
①图(a)中固定电阻 R在电路中起到 作用。
②根据图(b)中的数据,可得18650型锂电池的电动势为 E= V,内阻为 r= mΩ(保留2位有效数字)。
③若将一节18650型锂电池与线圈电阻为 R=0.014 Ω 的电动机串接,电路中其他电阻忽略不计,理论上电动机的输出功率最大为 W。
(2)某款电动汽车长 4.7 m、宽 2.0 m、高 1.4m,其发动机最大功率达到 200kW,若电动车运动时受到的阻力主要来自于空气阻力 f1和机械阻力f2。已知空气阻力满足 ,其中空气密度kg/m3,风阻系数,A为电动车行驶时的迎风面积,v为电动车的行驶速度。各行驶阻力分布(百分比)与车速关系如图所示,那么当车速是 50m/s 时,电动汽车所受总阻力大小为 N。此款电动汽车行驶的最大速度为 m/s。(结果保留到小数点后两位数)
(2024·上海崇明·二模)新能源汽车
新能源车以其环保、智能等优势越来越受到广消费者的青睐,新能源车将逐步替代传统燃油汽车成为家庭用车的主流。某款国产纯电四驱SUV汽车,其说明书的相关数据如下:重量2440kg,搭载了108.8kWh大容量电池,电池能量密度为150Wh/kg。续航里程(充满电后汽车能行驶的最大路程)635公里,百公里耗电17.6kWh。最高时速达到180km/h。零至100km/h加速时间4.4秒。
请完成下列问题
42.下列哪种情况可以将汽车看作质点( )
A.在倒车入库时 B.高速公路上检测车速时
C.避让障碍物时 D.交通事故中核定责任时
43.该款SUV汽车,在某次充电过程中,显示充电功率为6.1kW,电能量剩余为35%,充电剩余时间为11小时30分钟。该电池的实际最大容量为 kWh。充满电后,在某路段实际运行过程中,屏幕显示:近50公里内计算得出每百公里平均耗电22kWh。如果按照这样的耗电,该车实际能续航 公里(保留小数点后1位数字)。
44.提速快是新能源汽车的一个重要优势。假设该SUV汽车在说明书提供的最短时间内,速度从零提速至100km/h的过程是匀加速直线运动,则其平均加速度大小为 ,这过程中,汽车行驶的距离为 m。(保留2位有效数字)
45.一汽车静止时测得车长为L1,高速行驶时在静止地面上观察者测得其长度为L2。仅考虑相对论效应,比较两者的大小( )
A. B. C. D.不能确定
46.(多选题)电动汽车在向右运动过程中,司机发现用细线吊在车内的一个小玩偶(可以看作质点)相对前挡风玻璃向后发生了偏移,如图示,则该时刻汽车的运动情况可能是( )
A.匀速向右运动 B.加速向右运动
C.向右转向运动 D.沿着斜坡匀速上坡
47.电动汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图像中,可能正确的是(其中,)( )
A.B. C.D.
48.若两辆汽车做碰撞安全试验,汽车甲的质量2000kg,汽车乙的质量为1500kg,两车碰撞前后的速度随时间变化的图像如图所示。碰撞过程中,系统的总动量 (填“守恒”或“不守恒”),汽车甲受到的合外力大小 N。
49.安全防爆轮胎,在轮胎漏气甚至直接和外界联通时,轮胎也不会被压扁爆胎。假设一个防爆轮胎的容积为30升,维修工人在修补完轮胎后,需要用气泵向轮胎内充气,使胎压达到250kPa,当时外界大气压为101kPa,温度为37℃。则还需要充入101kPa的空气 升。在汽车行驶一段时间后,胎压检测显示为260kPa,此时轮胎内温度为 ℃。整个过程轮胎容积保持不变。(保留三位有效数字)
50.电动汽车在正常行驶时靠电源通过电动机提供动力,在减速或刹车时,又可以将汽车的动能通过发电机反馈给电源充电,实现能量回收目的。小敏同学为了研究电动汽车这一工作原理,设计了一个小实验。如图,两根相距为L的平行光滑金属导轨水平放置,导轨间分布着竖直向下的匀强磁场,其磁感强度为B,一导体棒AB垂直置于导轨上,其电阻为R,并与金属导轨接触良好。图左侧为充、放电电路,已知电源的电动势为E,内电阻为r。电容器的电容为C。除了电源、金属棒的电阻外,不计其它电阻。
(1)在模拟汽车启动时,将开关S接到1位置,电源对外放电,导体棒受到安培力相当于汽车的牵引力。此时电源的电能主要被转化为 能和 能,某时刻电流强度为I,则此时导体棒的速度为 。在图上标出导体棒速度方向。
(2)在模拟汽车减速时,将开关S接到2位置,电路与电源脱开,和电容器联接,导体棒对电容充电。充电过程中,电容器上极板带 电。在导体棒速度减速为v2时,充电电流为I,此时电容器的所带的电量为 。
(2024·上海松江·二模)四、电磁感应现象与应用
1831年法拉第发现了电磁感应现象,麦克斯韦建立了电磁场理论。
51.如图为最早的发电机装置,由 (选涂:A.法拉第 B.奥斯特)发明;当圆盘向同一方向时快时慢地转动时,通过电阻器的电流是 (选涂:A.交流电 B.直流电)。
52.如图,新能源汽车由地面供电装置(发射线圈,连接家用电源)将电能传送至轿车底部的感应装置(接收线圈,连接充电电池),对车载电池进行充电。则( )
A.增大发射线圈与接收线圈的间距,接收线圈中感应电流的频率不变
B.发射线圈和接收线圈的磁通量变化率相等
C.为了保护接收线圈不受损坏,可在接收线圈下再加装一个金属护板
D.增大发射线圈与接收线圈的间距,发射线圈与接收线圈两端电压之比不变
53.某储能装置是一个电容为的电容器。现用高压对电容器进行充电,电容器充电后储存的电量为 C;储存的能量为 J。
54.如图发电机模型,一边长为L的单匝正方形线圈,在磁感应强度为B的匀强磁场中以角速度绕轴匀速转动。通过理想变压器与负载电阻为R相连,不计其它电阻,变压器左右线圈匝数之比为k,则:
(1)当线圈平面与磁场 (选涂:A.垂直 B.平行)时,线圈中的电动势最大,最大值为 ;
(2)从图示位置开始计时,线圈中的电动势随时间变化的关系式为 ;
(3)(计算)线圈转动过程中电阻R的功率 。
55.如图,水平面内的两根平行金属导轨处在竖直向上的匀强磁场中。两根相同的金属棒ab和cd垂直横跨在导轨两端,其中cd棒通过绝缘细线跨过定滑轮与重物M连接。由静止同时释放两根金属棒,忽略各处摩擦,导轨足够长,不考虑可能发生的碰撞。请定性画出重物M下落过程的速度时间图像 。
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