Question

4．我國(guó)自行生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車已經(jīng)服務(wù)于生活．混合動(dòng)力汽車啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)并不工作，蓄電池通過某種方式向車輪輸送能量；當(dāng)需要高速行駛或蓄電池儲(chǔ)存電能過低時(shí)，內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)，既可以向車輪輸送能量，也可以同時(shí)給蓄電池充電；當(dāng)車輛需要全力加速時(shí)，內(nèi)燃機(jī)和蓄電池還可以同時(shí)向車輪輸送能量．
（1）如圖1，已知某臺(tái)混合動(dòng)力汽車車身質(zhì)量為1200kg，每個(gè)輪胎與地面的接觸面200cm²，如果該車停放在水平路面上，則該車對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是1.5×10⁵Pa．（g取10N/kg）
（2）如表是該混合動(dòng)力汽車所用的鎳氫蓄電池組的部分參數(shù)，則蓄電池組最多可儲(chǔ)存電能1.08×10⁸J．

電壓/V	300
功率/W	30
容量/Ah	100

（3）測(cè)試人員駕駛該車在平直公路上勻速直線行駛0.5h，觀察儀表盤，發(fā)現(xiàn)這段時(shí)間內(nèi)汽車內(nèi)燃機(jī)消耗燃油4.475kg，車速為50km/h，蓄電池組儲(chǔ)存的電能由最大值的60%增加到80%．從汽車使用技術(shù)手冊(cè)中，測(cè)試人員發(fā)現(xiàn)該車使用的燃油的熱值為4.0×10⁷J/kg．汽車行駛時(shí)所受阻力f和車速v的關(guān)系如圖2所示．
①內(nèi)燃機(jī)若完全燃燒燃油4.475kg能放出熱量1.79×10⁸J．
②車速為50km/h時(shí)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力大小為2000N．
③該汽車燃油的能量轉(zhuǎn)化效率為40%（不計(jì)內(nèi)燃機(jī)外機(jī)械傳動(dòng)及充電過程中的能量損失）．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)壓強(qiáng)公式p=$\frac{F}{S}$求解；
（2）根據(jù)W=UIt求蓄電池組最多可儲(chǔ)存電能；
（3）①根據(jù)Q=mq求內(nèi)燃機(jī)若完全燃燒燃油4.475kg放出的熱量；
②根據(jù)二力平衡的條件，結(jié)合圖2得出結(jié)論；
③求出行駛過程中充入的電能和行駛0.5h做的機(jī)械功之和，根據(jù)η=$\frac{W}{Q}$求出內(nèi)燃機(jī)的效率．

解答 解：（1）已知某臺(tái)混合動(dòng)力汽車車身質(zhì)量為1200kg，對(duì)地面的壓力大小F等于重力大小G；
每個(gè)輪胎與地面的接觸面200cm²，因有4個(gè)輪胎，受力面積S=4×200cm²；
如果該車停放在水平路面上，
則該車對(duì)水平地面的壓強(qiáng)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）該蓄電池組儲(chǔ)存的電能為：W=UIt=300V×100A×3600s=1.08×10⁸J
（3）①內(nèi)燃機(jī)若完全燃燒燃油4.475kg能放出的熱量是：
Q=mq=4.475kg×4.0×10⁷J/kg=1.79×10⁸J
②分析圖可知：車速為50km/h時(shí)，受到的阻力位2000N，又因?yàn)檐囎鰟蛩僦本�運(yùn)動(dòng)，在水平方向上受到平衡力的作用，所以F=f=2000N；
③行駛過程中充入的電能W₁=W×（80%-60%）=1.08×10⁸J×（80%-60%）=2.16×10⁷J
車行駛的路程為：s=vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
行駛機(jī)械功：W₂=Fs=2000N×25000m=5×10⁷J；
內(nèi)燃機(jī)的效率為：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%
故答案為：（1）1.5×10⁵
（2）1.08×10⁸；
（3 ）①）1.79×10⁸；
②2000；
③40%．

點(diǎn)評(píng) 此題考查了壓強(qiáng)、二力平衡的條件、電功、機(jī)械功的計(jì)算，并且還考查了熱機(jī)的效率，及燃料燃燒時(shí)的放熱公式，綜合性較強(qiáng)，正確理解題意是解題的關(guān)鍵，有一定難度．