Question

18．油電混合動(dòng)力汽車(chē)是新型節(jié)能汽車(chē)．這種汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)內(nèi)燃機(jī)并不工作，由動(dòng)力蓄電池組通過(guò)驅(qū)動(dòng)電機(jī)向車(chē)輪輸送能量；當(dāng)以高速勻速行駛或動(dòng)力蓄電池組儲(chǔ)存電能過(guò)低時(shí)，內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)，此時(shí)在向車(chē)輪輸送能量的同時(shí)也給動(dòng)力蓄電池組充電．已知某型號(hào)混合動(dòng)力汽車(chē)所用的動(dòng)力蓄電池儲(chǔ)存的最大電能是1.0×10⁸J．若測(cè)試人員駕駛該車(chē)在平直公路上以80km/h的測(cè)試車(chē)速勻速行駛0.5h，內(nèi)燃機(jī)消耗燃油2.5kg，蓄電池組的電能由最大值的60%增加到70%；從汽車(chē)的使用說(shuō)明書(shū)知知道，汽車(chē)行駛時(shí)所受阻力f為900N．則：
（1）該汽車(chē)測(cè)試行駛中牽引力做了多少功？
（2）該汽車(chē)測(cè)試行駛中若燃油完全燃燒可放出多少熱量？
（3）該汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)的效率是多大？（假設(shè)燃油完全燃燒，燃油的熱值為4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)圖象可知，汽車(chē)以80km/h做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力，再根據(jù)二力平衡條件求出牽引力的大小；根據(jù)速度公式求出行駛的路程，利用W=Fs求出引力做的功；
（2）知道內(nèi)燃機(jī)消耗燃油的質(zhì)量和燃油的熱值，根據(jù)Q_放=mq求出完全燃燒釋放的熱量；
（3）已知蓄電池組儲(chǔ)存的最大電能，由最大值的10%求出增加的電能，這樣被有效利用的能量為做的功和轉(zhuǎn)化成的電能之和，根據(jù)η=$\frac{{W}_{有}}{{Q}_{放}}$×100% 求出內(nèi)燃機(jī)的效率．

解答 解：（1）由題意可知，汽車(chē)以80km/h做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力f=900N，
因?yàn)槠��?chē)勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，
所以汽車(chē)受到的牽引力：F=f=900N，
因?yàn)関=s/t，
所以汽車(chē)行駛的距離：s=vt=80km/h×0.5h=40km=40000m
該汽車(chē)測(cè)試行駛中牽引力做的功：W=Fs=900N×40000m=3.6×10⁷J；
（2）燃油放出的熱量：Q_放=mq=2.5kg×4.6×10⁷J/kg=1.15×10⁸J；
（3）蓄電池增加的電能：W′=1.0×10⁸J×（70%-60%）=1.0×10⁷J，
有效利用的能量：W_有用=W+W′=3.6×10⁷J+1.0×10⁷J=4.6×10⁷J，
內(nèi)燃機(jī)的效率：η=W_有/Q_放×100%=$\frac{4.6×1{0}^{7}J}{1.15×1{0}^{8}J}$×100%=40%．
答：（1）該汽車(chē)測(cè)試行駛中牽引力做了3.6×10⁷J的功；
（2）該汽車(chē)測(cè)試行駛中若燃油完全燃燒可放出1.15×10⁸J的熱量；
（3）該汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)的效率是40%．

點(diǎn)評(píng) 本題綜合考查了熱量的計(jì)算以及熱機(jī)的效率，也是一道生活中的物理題，有其實(shí)用價(jià)值．對(duì)公式的把握和運(yùn)用是基礎(chǔ)，只要讀好題，總體來(lái)說(shuō)本題難度不大．在計(jì)算內(nèi)燃機(jī)的效率時(shí)，要注意不要忘記轉(zhuǎn)化成的電能的能量．