Question

我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电．
混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电．
（1）内燃机工作时，是燃油燃烧时释放出的______能转化为______能．
（2）电机充当发电机时，它是利用什么原理发电的______
A．磁场对电流的作用
B．电流周围存在磁场
C．电磁感应现象
（3）某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如下表所示．

输出电压/V	300
额定功率/kW	30
最大容量/kW?h	30
质量/kg	320

汽车上的电机（充当电动机）的额定功率应该______（大于/等于/小于）30kW．简单说明你判断的理由．
______
（4）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油5kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值．燃油的热值为4.6×10⁷J/kg．汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．
①完全燃烧燃油5kg，放出______J的热量．
②汽车发动机的牵引力为______，牵引力做功为______J．
③试计算这种汽车内燃机中燃油的能量转化效率．______．

Answer 1

【答案】分析：（1）内燃机是热机的一种，是将内能转化为机械能的机器，通过电机给蓄电池充电，将机械能转化为电能；
（2）发电机是根据电磁感应现象制成的；
（3）蓄电池在带动电机工作的同时，还需要带动照明灯等电器工作，所有用电器的总功率不能超过蓄电池的额定功率；
（4）①已知燃油的质量5kg，燃油的热值为4.6×10⁷J/kg，根据Q_放=mq可求出燃油放出的热量；
②由图象可知，车速为50km/h时，阻力是2000N，牵引力也是2000N，由速度50km/h和时间0.5h，根据S=Vt求出距离，根据W=FS求出做的功；
③已知蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值，可求出转化成的电能，这样被有效利用的能量为做的功和转化成的电能之和，最后根据η=×100% 求出内燃机的效率．
解答：解：
（1）内燃机工作时，是燃油燃烧时，将化学能转化为内能再将内能转化为机械能，再通过电机给蓄电池充电，将机械能转化为电能；
（2）当电机充当发电机时，它利用的工作原理是电磁感应现象，故选C；
（3）因为蓄电池的额定功率为30KW，蓄电池在带动电机工作的同时，还需要带动照明灯等电器工作，所以汽车上的电机的额定功率应该小于30kW；
（4）①燃油放出的热量：
Q_放=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
汽车通过的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
由图象可知，因为匀速直线运动，阻力是2000N，牵引力也是2000N，
牵引力做的功：
W₁=FS=2000N×25000m=5×10⁷J，
③蓄电池储存的电能：
W=30kW?h=1.08×10⁸J；
转化成的电能：
W₂=1.08×10⁸J×（1-80%）=2.16×10⁷J，
所以：
W_有用=W₁+W₂=5×10⁷J+2.16×10⁷J=7.16×10⁷J，
不计热损失，W_总=Q_放=2.3×10⁸J，
内燃机的效率：
η=×100%=×100%≈31%．
故答案为：
（1）内；机械和电；
（2）C；
（3）小于；蓄电池的额定功率30kW，在使用镍氢蓄电池组时，除了转化为机械能外，还要转化为光能用来照明；
（4）①2.3×10⁸；②2000N；5×10⁷；③内燃机的效率为31%．
点评：本题综合考查了热量的计算以及热机的效率，也是一道生活中的物理题，有其实用价值．对公式的把握和运用是基础，只要读好题，总体来说本题难度不大．在计算内燃机的效率时，要注意不要忘记转化成的电能的能量．