Question

20．混合動力車具有節(jié)能、低排放等優(yōu)點，成為汽車研究與開發(fā)領域的重點．某新型混合動力汽車啟動時，內燃機不工作，蓄電池向車輪輸送能量．當需要高速行駛或蓄電池的電能過低時，內燃機啟動，既可以向車輪輸送能量，又可以給蓄電池充電．車速與所受阻力的關系如圖所示．在某次測試中，由內燃機提供能量，蓄電池儲存的電能為5.4×10⁸J，當汽車以50km/h的速度勻速行駛了0.5h，蓄電池的電能增加了10%，求：
（1）汽車牽引力做的功為多少J？
（2）若所用燃料的熱值是4.5×10⁷J/kg，測試過程中消耗8kg的燃料（假設燃料完全燃燒），則放出的總熱量是多少？
（3）內燃機工作時轉化成電能的效率為多少？

Answer 1

分析 （1）知道汽車速度和行駛時間，利用s=vt求行駛的路程，由圖象可知，汽車速度為50km/h時，所受的阻力，由于汽車勻速行駛，汽車的牽引力和阻力為一對平衡力，大小相等，可求牽引力，再利用W=Fs求牽引力做功；
（2）知道燃料質量，利用Q_放=mq求燃料完全燃燒放出的熱量；
（3）求出增加的電能，利用效率公式求內燃機的效率．

解答 解：
（1）由v=$\frac{s}{t}$可得汽車行駛的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=2.5×10⁴m，
由圖象可知，汽車速度為50km/h時，所受阻力為4000N，
由于汽車勻速行駛，汽車的牽引力：
F=f=4000N，
牽引力做功：
W=Fs=4000N×2.5×10⁴m=1×10⁸J；
（2）燃料完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=8kg×4.5×10⁷J/kg=3.6×10⁸J，
（3）由題知，蓄電池原來儲存的電能為5.4×10⁸J，此過程中蓄電池的電能增加了10%，
則內燃機工作時轉化為的電能：
W_有用=10%×5.4×10⁸J=5.4×10⁷J；
內燃機工作時轉化成電能的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{5.4×1{0}^{7}J}{3.6×1{0}^{8}J}$×100%=15%．
答：（1）汽車牽引力做的功為1×10⁸J；
（2）放出的總熱量是3.6×10⁸J；
（3）內燃機工作時轉化成電能的效率為15%．

點評 本題考查了路程、功、熱量、電能和效率的計算，本題關鍵是從圖象得出汽車速度為50km/h所受阻力的大小，通過二力平衡條件求出牽引力．