Question

油電混合動(dòng)力汽車是新型節(jié)能汽車．這種汽車啟動(dòng)時(shí)內(nèi)燃機(jī)并不工作由動(dòng)力蓄電池組通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)向車輪輸送能量；當(dāng)以高速勻速行駛或動(dòng)力蓄電池組儲(chǔ)存電能過低時(shí)，內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)，此時(shí)在向車輪輸送能量的同時(shí)也給動(dòng)力蓄電池組充電．若車輛需要全力加速時(shí)，內(nèi)燃機(jī)和動(dòng)力蓄電池組時(shí)同向車輪輸送能量．已知某型號(hào)混合動(dòng)力汽車所用的動(dòng)力蓄電池儲(chǔ)存的最大電能是1.0×10⁸J．若測(cè)試人員駕駛該車在平直公路上以80km/h的測(cè)試車速勻速行駛0.5h，內(nèi)燃機(jī)消耗燃油2.5kg，蓄電池組的電能增加了最大電能的10%；從汽車的使用說明書知知道，汽車行駛時(shí)所受阻力f和車速v的關(guān)系如圖所示．則：
（1）該汽車測(cè)試行駛中牽引力做了多少功？
（2）該汽車測(cè)試行駛中若燃油完全燃燒可放出多少熱量？
（3）該汽車內(nèi)燃機(jī)的效率是多大？（假設(shè)燃油完全燃燒，燃油的熱值為4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)圖象可知，汽車以80km/h做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力，再根據(jù)二力平衡條件求出牽引力的大小；根據(jù)速度公式求出行駛的路程，利用W=Fs求出引力做的功；
（2）知道內(nèi)燃機(jī)消耗燃油的質(zhì)量和燃油的熱值，根據(jù)Q_放=mq求出完全燃燒釋放的熱量；
（3）已知蓄電池組儲(chǔ)存的最大電能，由最大值的10%求出增加的電能，這樣被有效利用的能量為做的功和轉(zhuǎn)化成的電能之和，根據(jù)η=

W有

Q放

×100% 求出內(nèi)燃機(jī)的效率．

解答：解：（1）由圖象可知，汽車以80km/h做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力f=900N，
∵汽車勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，受到的牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，
∴汽車受到的牽引力：
F=f=900N，
∵v=

s

t

，
∴汽車行駛的距離：
s=vt=80km/h×0.5h=40km=40000m，
該汽車測(cè)試行駛中牽引力做的功：
W=Fs=900N×40000m=3.6×10⁷J；
（2）燃油放出的熱量：
Q_放=mq=2.5kg×4.6×10⁷J/kg=1.15×10⁸J；
（3）蓄電池增加的電能：
W′=1.0×10⁸J×10%=1.0×10⁷J，
有效利用的能量：
W_有用=W+W′=3.6×10⁷J+1.0×10⁷J=4.6×10⁷J，
內(nèi)燃機(jī)的效率：
η=

W有

Q放

×100%=

4.6×107J

1.15×108J

×100%=40%．
答：（1）該汽車測(cè)試行駛中牽引力做了3.6×10⁷J的功；
（2）該汽車測(cè)試行駛中若燃油完全燃燒可放出1.15×10⁸J的熱量；
（3）該汽車內(nèi)燃機(jī)的效率是40%．

點(diǎn)評(píng)：本題綜合考查了熱量的計(jì)算以及熱機(jī)的效率，也是一道生活中的物理題，有其實(shí)用價(jià)值．對(duì)公式的把握和運(yùn)用是基礎(chǔ)，只要讀好題，總體來說本題難度不大．在計(jì)算內(nèi)燃機(jī)的效率時(shí)，要注意不要忘記轉(zhuǎn)化成的電能的能量．