Question

油電混合動力汽車是新型節(jié)能汽車．這種汽車啟動時內(nèi)燃機并不工作由動力蓄電池組通過驅(qū)動電機向車輪輸送能量；當以高速勻速行駛或動力蓄電池組儲存電能過低時，內(nèi)燃機啟動，此時在向車輪輸送能量的同時也給動力蓄電池組充電．若車輛需要全力加速時，內(nèi)燃機和動力蓄電池組時同向車輪輸送能量．已知某型號混合動力汽車所用的動力蓄電池儲存的最大電能是1.0×10⁸J．若測試人員駕駛該車在平直公路上以80km/h的測試車速勻速行駛0.5h，內(nèi)燃機消耗燃油2.5kg，蓄電池組的電能增加了最大電能的10%；從汽車的使用說明書知知道，汽車行駛時所受阻力f和車速v的關(guān)系如圖所示．則：
（1）該汽車測試行駛中牽引力做了多少功？
（2）該汽車測試行駛中若燃油完全燃燒可放出多少熱量？
（3）該汽車內(nèi)燃機的效率是多大？（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，汽車以80km/h做勻速直線運動時受到的阻力，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=

W有

Q放

×100% 求出內(nèi)燃機的效率．

解答：解：（1）由圖象可知，汽車以80km/h做勻速直線運動時受到的阻力f=900N，
∵汽車勻速直線運動時，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，
∴汽車受到的牽引力：
F=f=900N，
∵v=

s

t

，
∴汽車行駛的距離：
s=vt=80km/h×0.5h=40km=40000m，
該汽車測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×10%=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)燃機的效率：
η=

W有

Q放

×100%=

4.6×107J

1.15×108J

×100%=40%．
答：（1）該汽車測試行駛中牽引力做了3.6×10⁷J的功；
（2）該汽車測試行駛中若燃油完全燃燒可放出1.15×10⁸J的熱量；
（3）該汽車內(nèi)燃機的效率是40%．

點評：本題綜合考查了熱量的計算以及熱機的效率，也是一道生活中的物理題，有其實用價值．對公式的把握和運用是基礎(chǔ)，只要讀好題，總體來說本題難度不大．在計算內(nèi)燃機的效率時，要注意不要忘記轉(zhuǎn)化成的電能的能量．