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12.武汉等地生产的混合动力汽车将服务北京奥运.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)根据以上描述,请你说出一种混合动力汽车不同于普通汽车的优点在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放
(2)下表是某台混合动力汽车所用的镍氢蓄电池组的部分参数(其中容量即为电荷量),试求该蓄电池组最多可储存多少电能.
电压/v300
功率/w30
容量/Ah100
质量/kg320
(3)测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶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的关系如图所示.试计算该汽车内燃机的效率(不计内燃机外机械传动及充电过程中的能量损失).

分析 (1)混合动力汽车不同于普通汽车的优点:在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放.
(2)已知电压300V,容量100Ah,根据W=UQ可求出蓄电池储存的电能;
(3)已知燃油的质量4.475kg,燃油的热值为4.0×107J/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求出做的功,已知蓄电池组储存的电能由最大值的60%增加到80%,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)混合动力汽车不同于普通汽车的优点:在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放.
(2)蓄电池储存的电能:
W=UQ=300V×100A×3600S=1.08×108J;
(3)燃油放出的热量:
Q放=mq=4.475kg×4.0×107J/kg=1.79×108J,
由v=$\frac{s}{t}$可得,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,
转化成的电能:
W2=1.08×108J×(80%-60%)=2.16×107J,
所以:
W有用=W1+W2=5×107J+2.16×107J=7.16×107J,
W总=Q放=1.79×108J,
内燃机的效率:
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{7.16×1{0}^{7}J}{1.79×1{0}^{8}J}$×100%=40%.
答:(1)在繁华市区,可关停内燃机,由电池单独驱动,实现“零”排放;
(2)蓄电池储存的电能是1.08×108J;
(3)汽车内燃机的效率是40%.

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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