Question

4．我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活．混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量．
（1）如图1，已知某台混合动力汽车车身质量为1200kg，每个轮胎与地面的接触面200cm²，如果该车停放在水平路面上，则该车对水平地面的压强是1.5×10⁵Pa．（g取10N/kg）
（2）如表是该混合动力汽车所用的镍氢蓄电池组的部分参数，则蓄电池组最多可储存电能1.08×10⁸J．

电压/V	300
功率/W	30
容量/Ah	100

（3）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内燃机消耗燃油4.475kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的60%增加到80%．从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×10⁷J/kg．汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图2所示．
①内燃机若完全燃烧燃油4.475kg能放出热量1.79×10⁸J．
②车速为50km/h时汽车发动机的牵引力大小为2000N．
③该汽车燃油的能量转化效率为40%（不计内燃机外机械传动及充电过程中的能量损失）．

Answer 1

分析 （1）根据压强公式p=$\frac{F}{S}$求解；
（2）根据W=UIt求蓄电池组最多可储存电能；
（3）①根据Q=mq求内燃机若完全燃烧燃油4.475kg放出的热量；
②根据二力平衡的条件，结合图2得出结论；
③求出行驶过程中充入的电能和行驶0.5h做的机械功之和，根据η=$\frac{W}{Q}$求出内燃机的效率．

解答 解：（1）已知某台混合动力汽车车身质量为1200kg，对地面的压力大小F等于重力大小G；
每个轮胎与地面的接触面200cm²，因有4个轮胎，受力面积S=4×200cm²；
如果该车停放在水平路面上，
则该车对水平地面的压强是p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{1200kg×10N/kg}{4×200×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.5×10⁵Pa；
（2）该蓄电池组储存的电能为：W=UIt=300V×100A×3600s=1.08×10⁸J
（3）①内燃机若完全燃烧燃油4.475kg能放出的热量是：
Q=mq=4.475kg×4.0×10⁷J/kg=1.79×10⁸J
②分析图可知：车速为50km/h时，受到的阻力位2000N，又因为车做匀速直线运动，在水平方向上受到平衡力的作用，所以F=f=2000N；
③行驶过程中充入的电能W₁=W×（80%-60%）=1.08×10⁸J×（80%-60%）=2.16×10⁷J
车行驶的路程为：s=vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
行驶机械功：W₂=Fs=2000N×25000m=5×10⁷J；
内燃机的效率为：η=$\frac{{W}_{1}{+W}_{2}}{Q}$=$\frac{2.16×1{0}^{7}J+5×1{0}^{7}J}{1.79×1{0}^{8}J}$=40%
故答案为：（1）1.5×10⁵
（2）1.08×10⁸；
（3 ）①）1.79×10⁸；
②2000；
③40%．

点评 此题考查了压强、二力平衡的条件、电功、机械功的计算，并且还考查了热机的效率，及燃料燃烧时的放热公式，综合性较强，正确理解题意是解题的关键，有一定难度．