Question

7．武漢等地生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車(chē)將服務(wù)北京奧運(yùn)．混合動(dòng)力汽車(chē)啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)并不工作，蓄電池通過(guò)某種方式向車(chē)輪輸送能量；當(dāng)需要高速行駛或蓄電池儲(chǔ)存電能過(guò)低時(shí)，內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)，既可以向車(chē)輪輸送能量，也可以同時(shí)給蓄電池充電；當(dāng)車(chē)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(chē)輪輸送能量．
（1）根據(jù)以上描述，請(qǐng)你說(shuō)出一種混合動(dòng)力汽車(chē)不同于普通汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)．在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“零”排放．
（2）下表是某臺(tái)混合動(dòng)力汽車(chē)所用的鎳氫蓄電池組的部分參數(shù)（其中容量即為電荷量），試求該蓄電池組最多可儲(chǔ)存多少電能．

電壓/v	300
功率/w	30
容量/Ah	100
質(zhì)量/kg	320

（3）測(cè)試人員駕駛該車(chē)在平直公路上勻速行駛0.5h，觀察儀表盤(pán)，發(fā)現(xiàn)這段時(shí)間內(nèi)汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)消耗燃油 4.475kg，車(chē)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(chē)使用技術(shù)手冊(cè)中，測(cè)試人員發(fā)現(xiàn)該車(chē)使用的燃油的熱值為4.0×10⁷J/kg，汽車(chē)行駛時(shí)所受阻力f和車(chē)速v的關(guān)系如圖所示．試計(jì)算該汽車(chē)內(nèi)燃機(jī)的效率（不計(jì)內(nèi)燃機(jī)外機(jī)械傳動(dòng)及充電過(guò)程中的能量損失）．

Answer 1

分析 （1）混合動(dòng)力汽車(chē)不同于普通汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)：在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“零”排放．
（2）已知電壓300V，容量100Ah，根據(jù)W=UQ可求出蓄電池儲(chǔ)存的電能；
（3）已知燃油的質(zhì)量4.475kg，燃油的熱值為4.0×10⁷J/kg，根據(jù)Q_放=mq可求出燃油放出的熱量，由圖象可知，車(chē)速為50km/h時(shí)，阻力是2000N，牽引力也是2000N，由速度50km/h和時(shí)間0.5h，根據(jù)S=Vt求出距離，根據(jù)W=FS求出做的功，已知蓄電池組儲(chǔ)存的電能由最大值的60%增加到80%，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=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%求出內(nèi)燃機(jī)的效率．

解答 解：（1）混合動(dòng)力汽車(chē)不同于普通汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)：在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“零”排放．
（2）蓄電池儲(chǔ)存的電能：
W=UQ=300V×100A×3600s=1.08×10⁸J；
（3）燃油放出的熱量：
Q_放=mq=4.475kg×4.0×10⁷J/kg=1.79×10⁸J，
汽車(chē)通過(guò)的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
由圖象可知，車(chē)速為50km/h時(shí)，阻力是2000N，牽引力也是2000N，
牽引力做的功：
W₁=Fs=2000N×25000m=5×10⁷J，
轉(zhuǎn)化成的電能：
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_總=Q_放=1.79×10⁸J，
內(nèi)燃機(jī)的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{7.16×1{0}^{7}J}{1.79×1{0}^{8}J}$×100%=40%．
答：（1）在繁華市區(qū)，可關(guān)停內(nèi)燃機(jī)，由電池單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)“零”排放；
（2）蓄電池儲(chǔ)存的電能是1.08×10⁸J；
（3）汽車(chē)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(lái)說(shuō)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．