Question

物理研究小组案例
探究课题：能量的转化和能源的利用．
（1）回顾：滚摆上升时，能量的转化关系是______，如果忽略各种能量的损失，滚摆每次上升的最大高度比自由释放时的高度______（大、小、相等）．

（2）目前，我国的能源供应面临着许多问题，如能源的消费结构不合理、区域分布不均衡、利用率不高等．这已成为整个社会发展的制约因素．左图是2002年我国与世界能源的消费结构对比图．从图中可以看出，我国与世界能源消费结构的主要差异是______．
（3）我国能源生产和消费的地区差异很大．右图是1998年我国东、中、西部的能源生产和消费占全国的比例情况．从图中可以看出，能源相对短缺的是______地区．为了达到区域发展与能源资源间的平衡，近年来国家出台了很多政策，推出了许多重大建设工程，试举一例：______．
（4）节能是汽车性能的一个重要指标．但同一辆汽车每百公里的耗油量与行驶速度的快慢是否有关呢？星期天，小明乘坐叔叔的汽车去上海，于是他决定借此机会对这一问题进行探究．他们去时走高速公路，回来时走320国道，得到了表中所示的数据．

	去上海	回嘉兴
平均速度（km/h）	90	60
里程（km）	108	116
耗油量（L）	8.5	11.2

①分析数据后，小明觉得这与他事先的猜想相吻合．你认为小明的猜测应该是______．
②请你算出汽车在高速公路上行驶108km消耗的汽油质量．（汽油密度0.71kg/L）
③若汽车在高速公路上行驶时发动机的功率为60kW，那么汽车行驶108km，发动机做的功为多少？

Answer

①从影响能量大小的因素来分析能量的变化，找到能量转化的方向．能量守恒时，物体在各处的能量大小相等．
②找到相关的文字、图形信息仔细分析，得出答案．在写结论时注意控制变量法的运用．
③根据公式m=ρV计算消耗的汽油质量；根据公式W=Pt计算发动机做的功．
【解析】
（1）滚摆上升时，速度减小动能减小，所处高度增加重力势能增加，动能转化为重力势能．
如果忽略各种能量的损失，则滚摆在滚动的过程中能量守恒，滚摆每次上升的最大高度与自由释放时的高度相等．
故答案为：动能转化为重力势能；相等．
（2）从我国与世界能源的消费结构对比图中可以看出：我国能源的消费结构中煤炭占最大百分比，而世界能源的消费结构中石油和天然气占最大百分比．也就是说，我国以煤炭为主要能源，世界主要能源是石油和天然气．
故答案为：我国以煤炭为主要能源，世界主要能源是石油和天然气．
（3）从我国东、中、西部的能源生产和消费占全国的比例情况来看，东部的消费量占全国的54.9%，但生产量只占全国的39.2%，所以东部地区能源相对短缺．
为了达到区域发展与能源资源间的平衡，近年来国家出台了很多政策，推出了许多重大建设工程，如西电东送、西气东输、三峡工程、西部大开发等．
故答案为：东部；西电东送、西气东输、三峡工程、西部大开发．
（4）①分析表中的数据可知，一去一回汽车通过的路程基本相等，速度快时耗油量少，速度慢时耗油量大．
故答案为：同一辆汽车每百公里的耗油量与行驶速度的快慢有关：速度快耗油少．
②由ρ=得：
汽车消耗的汽油质量：m=ρV=0.71kg/L×8.5L=6.035kg
答：汽车在高速公路上行驶108km消耗的汽油质量为6.035kg．
③汽车行驶108km所用时间为：
t===1.2h=4320s
发动机的功率P=60kW=6×104W
∴发动机做的功：W=Pt=6×104W×4320s=2.592×108J
答：发动机做的功为2.592×108J．