Question

2013款大众牌汽车说明书

自重	1.6t
2.0TFSI发动机	最大输出功率10kW
蓄电池	工作电压48V，最大输出容量5A×6h
电动机	额定电压48V，额定功率1kW
水箱	最大容量30L

柴电混合动力机，就是燃烧柴油的发动机、大容量的蓄电池及电动机的有机组合。它利用柴油机燃烧柴油产生动力，同时大容量的蓄电池又可以储备柴油机工作时剩余的能量，再通过电动机产生动力，这样也可以驱动小汽车运动，从而节约了能源。如图所示，一辆大众2013款小汽车在平直的路面上匀速前行36km。求：在这段平直的路面上

（1）若此时小汽车受到的阻力为1.0×10³N，则牵引力所做的功是多少？

（2）若蓄电池的最大输出容量5A×6h表示工作电流为5A时，它最多可以提供电能6h。则该蓄电池工作时，最多可以向外提供多少J的电能？

（3）若水箱内装有20kg的水，可以从20℃升高到70℃，则水吸收的热量是多少？

（4）若柴油的热值q＝4×10⁷J/kg，柴电混合动力机将柴油完全燃烧放出的热量转化为机械功的效率为50%，则小汽车在这段平直的路面上消耗柴油的质量是多少？

Answer 1

解：（1）匀速F=f=1.0×10³N      牵引力所做的功W=FS=1.0×10³N×3.6×10⁴m=3.6×10⁷J

  （2）蓄电池最多可以向外提供的电能W = UIt=48V×5A×6×3600s=8.84×10⁶J

  （3）水吸收的热量Q_吸=Cm（t－t₀）=4.2×10³J/(kg·℃) ×20kg×（70℃－20℃）=4.2×10⁶J

  （4）柴油完全燃烧放出的热量Q_放=W/η=3.6×10⁷J/50%=7.2×10⁷J

在这段平直的路面上消耗柴油的质量m= Q_放/q=7.2×10⁷J/4×10⁷J/kg=1.8kg