题目内容

5.我国自行生产的混合动力汽车已经面世,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.汽车启动时,内燃机不工作,蓄电池通过电机向车轮输送动力,使汽车行驶;当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时,改由内燃机工作,一方面向车轮输送动力,另外通过电机给蓄电池充电.
(1)当电机充当发电机时,它利用的工作原理是电磁感应现象
(2)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表所示.汽车上的电机(充当电动机时)的额定功率应该小于(选填“大于”、“等于”或“小于”)30kW.简单说明你判断的理由: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,所有用电器的总功率不能超过蓄电池的额定功率
输出电压/V300
额定功率/kW30
最大容量/kW•h30
质量/kg320
(3)测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速直线行驶0.5h,汽车消耗汽油5kg,同时这个期间测试人员观察到:蓄电池组储存的能量由测试开始时最大值的80%增加到了最大值.已知汽油的热值为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.
计算:①牵引力做功为多少;
②这种汽车内燃机中汽油的能量转化效率是多大.

分析 (1)发电机是根据电磁感应现象制成的;
(2)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;
(3)已知燃油的质量kg,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,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求出牵引力做的功;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=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%求出内燃机的效率.

解答 解:
(1)当电机充当发电机时,它利用的工作原理是电磁感应现象;
(2)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;
(3)汽车通过的路程:
S=Vt=50km/h×0.5h=25km=25000m,
由图象可知,车速为50km/h时,阻力是2000N,牵引力也是2000N,
牵引力做的功:
W1=Fs=2000N×25000m=5×107J,
燃油完全燃烧放出的热量:
Q放=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J,
由题意可知蓄电池获得的电能:
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,
总能量:W总=Q放=2.3×108J,
内燃机的效率:
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{7.16×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}$×100%≈31%.
故答案为:(1)电磁感应现象;
(2)小于;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,所有用电器的总功率不能超过蓄电池的额定功率;
(3)①牵引力做功为5×107J;
②这种汽车内燃机中汽油的能量转化效率是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.

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