Question

13．我國自行生產(chǎn)的混合動力汽車已經(jīng)服務(wù)于生活．混合動力汽車啟動時(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存電能過低時(shí)，內(nèi)燃機(jī)啟動，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）汽車發(fā)動機(jī)的氣缸體和汽缸蓋的內(nèi)外殼間有個(gè)“水套”，冷卻液在其間循環(huán)，以防止汽車發(fā)動機(jī)過熱．
①冷卻液的主要成分是水，這時(shí)因?yàn)樗�的比熱容較大；
②在汽車開始行駛的一段時(shí)間內(nèi)，冷卻液溫度逐漸升高，它的內(nèi)能會增大（選填“增大”、“減小”或“不變”），這是通過熱傳遞的方式改變冷卻液的內(nèi)能．
（2）如圖1，已知某臺混合動力汽車車身質(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，則該車對水平地面的壓強(qiáng)是1.5×10⁵Pa．（g取10N/kg）
（3）如表是該混合動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存電能1.08×10⁸J．

電壓/V	300
功率/W	30
容量/Ah	100

（4）測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，蓄電池組儲存的電能由最大值的60%增加到80%．從汽車使用技術(shù)手冊中，測試人員發(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)械傳動及充電過程中的能量損失）．

Answer 1

分析 （1）①水的比熱容較大，質(zhì)量相同的水和其它液體相比較，升高相同的溫度時(shí)，吸收的熱量多；吸收或放出相同的熱量時(shí)，溫度變化較小，因此常用來做冷卻劑、取暖劑等；
②改變內(nèi)能的方式有做功和熱傳遞，熱傳遞是能量的轉(zhuǎn)移過程，做功是能量的轉(zhuǎn)化過程，兩種方式是等效的；
（2）該車對水平地面的壓力和自身的重力相等，受力面積為4個(gè)輪胎與地面的接觸面之和，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強(qiáng)；
（3）根據(jù)W=UIt求蓄電池組最多可儲存電能；
（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=$\frac{W}{Q}$×100%求出內(nèi)燃機(jī)的效率．

解答 解：（1）①因?yàn)樗�的比熱容大，溫度升高的慢，可以用水來降低汽缸體的溫度；
②汽缸外有一個(gè)水套，讓汽缸被冷卻液包圍著，冷卻液從汽缸吸收熱量，內(nèi)能增加，這是通過熱傳遞的方式改變冷卻液的內(nèi)能；
（2）因水平面上物體的壓力和自身的重力相等，
所以，該車對水平地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{1200kg×10N/kg}{4×200×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.5×10⁵Pa；
（3）該蓄電池組儲存的電能為：
W=UIt=300V×100A×3600s=1.08×10⁸J
（4）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)，受到的阻力為2000N，又因?yàn)檐囎鰟蛩僦本�運(yùn)動，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比熱容較大；②增大；熱傳遞；（2）1.5×10⁵；（3）1.08×10⁸；
（4 ）①1.79×10⁸；②2000；③40%．

點(diǎn)評 本題考查了水的比熱容較大的特點(diǎn)和改變物體內(nèi)能的方法、壓強(qiáng)的計(jì)算、二力平衡的條件的應(yīng)用、電功和效率的計(jì)算等，涉及到的知識點(diǎn)較多，綜合性較強(qiáng)，正確理解題意是解題的關(guān)鍵，有一定難度．