Question

18．油电混合动力汽车是新型节能汽车．这种汽车启动时内燃机并不工作，由动力蓄电池组通过驱动电机向车轮输送能量；当以高速匀速行驶或动力蓄电池组储存电能过低时，内燃机启动，此时在向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电．已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池储存的最大电能是1.0×10⁸J．若测试人员驾驶该车在平直公路上以80km/h的测试车速匀速行驶0.5h，内燃机消耗燃油2.5kg，蓄电池组的电能由最大值的60%增加到70%；从汽车的使用说明书知知道，汽车行驶时所受阻力f为900N．则：
（1）该汽车测试行驶中牵引力做了多少功？
（2）该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出多少热量？
（3）该汽车内燃机的效率是多大？（假设燃油完全燃烧，燃油的热值为4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）根据图象可知，汽车以80km/h做匀速直线运动时受到的阻力，再根据二力平衡条件求出牵引力的大小；根据速度公式求出行驶的路程，利用W=Fs求出引力做的功；
（2）知道内燃机消耗燃油的质量和燃油的热值，根据Q_放=mq求出完全燃烧释放的热量；
（3）已知蓄电池组储存的最大电能，由最大值的10%求出增加的电能，这样被有效利用的能量为做的功和转化成的电能之和，根据η=$\frac{{W}_{有}}{{Q}_{放}}$×100% 求出内燃机的效率．

解答 解：（1）由题意可知，汽车以80km/h做匀速直线运动时受到的阻力f=900N，
因为汽车匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以汽车受到的牵引力：F=f=900N，
因为v=s/t，
所以汽车行驶的距离：s=vt=80km/h×0.5h=40km=40000m
该汽车测试行驶中牵引力做的功：W=Fs=900N×40000m=3.6×10⁷J；
（2）燃油放出的热量：Q_放=mq=2.5kg×4.6×10⁷J/kg=1.15×10⁸J；
（3）蓄电池增加的电能：W′=1.0×10⁸J×（70%-60%）=1.0×10⁷J，
有效利用的能量：W_有用=W+W′=3.6×10⁷J+1.0×10⁷J=4.6×10⁷J，
内燃机的效率：η=W_有/Q_放×100%=$\frac{4.6×1{0}^{7}J}{1.15×1{0}^{8}J}$×100%=40%．
答：（1）该汽车测试行驶中牵引力做了3.6×10⁷J的功；
（2）该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出1.15×10⁸J的热量；
（3）该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．