Question

5．我國自行生產(chǎn)的混合動力汽車已經(jīng)面世，混合動力汽車由一臺內(nèi)燃機和一臺電機組成，這臺電機既可以充當(dāng)電動機驅(qū)動汽車，又可以充當(dāng)發(fā)電機給蓄電池充電．汽車啟動時，內(nèi)燃機不工作，蓄電池通過電機向車輪輸送動力，使汽車行駛；當(dāng)需要高速行駛或蓄電池儲存電能過低時，改由內(nèi)燃機工作，一方面向車輪輸送動力，另外通過電機給蓄電池充電．
（1）當(dāng)電機充當(dāng)發(fā)電機時，它利用的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象
（2）某種型號的混合動力汽車，所用的鎳氫蓄電池組的部分參數(shù)如表所示．汽車上的電機（充當(dāng)電動機時）的額定功率應(yīng)該小于（選填“大于”、“等于”或“小于”）30kW．簡單說明你判斷的理由：蓄電池的額定功率為30kW，蓄電池在帶動電機工作的同時，還需要帶動照明燈等電器工作，所有用電器的總功率不能超過蓄電池的額定功率

輸出電壓/V	300
額定功率/kW	30
最大容量/kW•h	30
質(zhì)量/kg	320

（3）測試人員駕駛該車在平直公路上以50km/h的速度勻速直線行駛0.5h，汽車消耗汽油5kg，同時這個期間測試人員觀察到：蓄電池組儲存的能量由測試開始時最大值的80%增加到了最大值．已知汽油的熱值為4.6×10⁷J/kg．汽車行駛時所受阻力f和車速v的關(guān)系如圖所示．
計算：①牽引力做功為多少；
②這種汽車內(nèi)燃機中汽油的能量轉(zhuǎn)化效率是多大．

Answer 1

分析 （1）發(fā)電機是根據(jù)電磁感應(yīng)現(xiàn)象制成的；
（2）蓄電池在帶動電機工作的同時，還需要帶動照明燈等電器工作，所有用電器的總功率不能超過蓄電池的額定功率；
（3）已知燃油的質(zhì)量kg，燃油的熱值為4.6×10⁷J/kg，根據(jù)Q_放=mq可求出燃油放出的熱量，由圖象可知，車速為50km/h時，阻力是2000N，牽引力也是2000N，由速度50km/h和時間0.5h，根據(jù)S=Vt求出距離，根據(jù)W=FS求出牽引力做的功；已知蓄電池組儲存的電能由最大值的80%增加到最大值，可求出轉(zhuǎn)化成的電能，這樣被有效利用的能量為做的功和轉(zhuǎn)化成的電能之和，最后根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%求出內(nèi)燃機的效率．

解答 解：
（1）當(dāng)電機充當(dāng)發(fā)電機時，它利用的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；
（2）因為蓄電池的額定功率為30kW，蓄電池在帶動電機工作的同時，還需要帶動照明燈等電器工作，所以汽車上的電機的額定功率應(yīng)該小于30kW；
（3）汽車通過的路程：
S=Vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
由圖象可知，車速為50km/h時，阻力是2000N，牽引力也是2000N，
牽引力做的功：
W₁=Fs=2000N×25000m=5×10⁷J，
燃油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
由題意可知蓄電池獲得的電能：
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，
總能量：W_總=Q_放=2.3×10⁸J，
內(nèi)燃機的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{7.16×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}$×100%≈31%．
故答案為：（1）電磁感應(yīng)現(xiàn)象；
（2）小于；蓄電池的額定功率為30KW，蓄電池在帶動電機工作的同時，還需要帶動照明燈等電器工作，所有用電器的總功率不能超過蓄電池的額定功率；
（3）①牽引力做功為5×10⁷J；
②這種汽車內(nèi)燃機中汽油的能量轉(zhuǎn)化效率是31%．

點評 本題綜合考查了熱量的計算以及熱機的效率，也是一道生活中的物理題，有其實用價值．對公式的把握和運用是基礎(chǔ)，只要讀好題，總體來說本題難度不大．在計算內(nèi)燃機的效率時，要注意不要忘記轉(zhuǎn)化成的電能的能量．