Question

5．我國(guó)自行生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車已經(jīng)面世，混合動(dòng)力汽車由一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)和一臺(tái)電機(jī)組成，這臺(tái)電機(jī)既可以充當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車，又可以充當(dāng)發(fā)電機(jī)給蓄電池充電．汽車啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)不工作，蓄電池通過電機(jī)向車輪輸送動(dòng)力，使汽車行駛；當(dāng)需要高速行駛或蓄電池儲(chǔ)存電能過低時(shí)，改由內(nèi)燃機(jī)工作，一方面向車輪輸送動(dòng)力，另外通過電機(jī)給蓄電池充電．
（1）當(dāng)電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī)時(shí)，它利用的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象
（2）某種型號(hào)的混合動(dòng)力汽車，所用的鎳氫蓄電池組的部分參數(shù)如表所示．汽車上的電機(jī)（充當(dāng)電動(dòng)機(jī)時(shí)）的額定功率應(yīng)該小于（選填“大于”、“等于”或“小于”）30kW．簡(jiǎn)單說明你判斷的理由：蓄電池的額定功率為30kW，蓄電池在帶動(dòng)電機(jī)工作的同時(shí)，還需要帶動(dòng)照明燈等電器工作，所有用電器的總功率不能超過蓄電池的額定功率

輸出電壓/V	300
額定功率/kW	30
最大容量/kW•h	30
質(zhì)量/kg	320

（3）測(cè)試人員駕駛該車在平直公路上以50km/h的速度勻速直線行駛0.5h，汽車消耗汽油5kg，同時(shí)這個(gè)期間測(cè)試人員觀察到：蓄電池組儲(chǔ)存的能量由測(cè)試開始時(shí)最大值的80%增加到了最大值．已知汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg．汽車行駛時(shí)所受阻力f和車速v的關(guān)系如圖所示．
計(jì)算：①牽引力做功為多少；
②這種汽車內(nèi)燃機(jī)中汽油的能量轉(zhuǎn)化效率是多大．

Answer 1

分析 （1）發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的；
（2）蓄電池在帶動(dòng)電機(jī)工作的同時(shí)，還需要帶動(dòng)照明燈等電器工作，所有用電器的總功率不能超過蓄電池的額定功率；
（3）已知燃油的質(zhì)量kg，燃油的熱值為4.6×10⁷J/kg，根據(jù)Q_放=mq可求出燃油放出的熱量，由圖象可知，車速為50km/h時(shí)，阻力是2000N，牽引力也是2000N，由速度50km/h和時(shí)間0.5h，根據(jù)S=Vt求出距離，根據(jù)W=FS求出牽引力做的功；已知蓄電池組儲(chǔ)存的電能由最大值的80%增加到最大值，可求出轉(zhuǎn)化成的電能，這樣被有效利用的能量為做的功和轉(zhuǎn)化成的電能之和，最后根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%求出內(nèi)燃機(jī)的效率．

解答 解：
（1）當(dāng)電機(jī)充當(dāng)發(fā)電機(jī)時(shí)，它利用的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；
（2）因?yàn)樾铍姵氐念~定功率為30kW，蓄電池在帶動(dòng)電機(jī)工作的同時(shí)，還需要帶動(dòng)照明燈等電器工作，所以汽車上的電機(jī)的額定功率應(yīng)該小于30kW；
（3）汽車通過的路程：
S=Vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
由圖象可知，車速為50km/h時(shí)，阻力是2000N，牽引力也是2000N，
牽引力做的功：
W₁=Fs=2000N×25000m=5×10⁷J，
燃油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
由題意可知蓄電池獲得的電能：
W₂=（30-30×80%）kW•h=2.16×10⁷J，
有效利用的能量：W_有用=W₁+W₂=5×10⁷J+2.16×10⁷J=7.16×10⁷J，
總能量：W_總=Q_放=2.3×10⁸J，
內(nèi)燃機(jī)的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{7.16×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}$×100%≈31%．
故答案為：（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象；
（2）小于；蓄電池的額定功率為30KW，蓄電池在帶動(dòng)電機(jī)工作的同時(shí)，還需要帶動(dòng)照明燈等電器工作，所有用電器的總功率不能超過蓄電池的額定功率；
（3）①牽引力做功為5×10⁷J；
②這種汽車內(nèi)燃機(jī)中汽油的能量轉(zhuǎn)化效率是31%．

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，總體來說本題難度不大．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．