Question

倫敦奧運(yùn)會(huì)期間，一種環(huán)�；旌蟿�(dòng)力汽車穿梭于各場(chǎng)館之間，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．
一測(cè)試人員駕駛該車在平直公路上勻速行駛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)存的能量由最大值的60%增加到80%，蓄電池組儲(chǔ)存的能量的最大值為1.08×10⁸J．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)系如圖所示．
（1）混合動(dòng)力車啟動(dòng)時(shí)，蓄電池的

化學(xué)

能轉(zhuǎn)化為汽車

機(jī)械

能．
（2）根據(jù)圖象，該車在測(cè)試過程中受到了阻力為多少？
（3）該車在測(cè)試過程中內(nèi)燃機(jī)的牽引力所做功是多少？功率是多大？（結(jié)果取整數(shù)）
（4）試計(jì)算該汽車內(nèi)燃機(jī)的效率（不計(jì)內(nèi)燃機(jī)機(jī)械傳動(dòng)及充電過程中的能量損失）．

Answer 1

分析：（1）混合動(dòng)力車啟動(dòng)時(shí)，蓄電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）由圖象求出汽車的行駛速度為50km/h時(shí)，汽車受到的阻力；
（3）汽車勻速運(yùn)動(dòng)，處于平衡狀態(tài)，由平衡條件求出汽車的牽引力，
由速度公式的變形公式求出汽車行駛的距離，根據(jù)公式W=Fs求出牽引力做的功，然后求出汽車的功率；
（4）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，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)效率公式求出內(nèi)燃機(jī)的效率．

解答：解：（1）混合動(dòng)力車啟動(dòng)時(shí)，蓄電池把儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車機(jī)械能；
（2）由圖象可知，當(dāng)汽車的速度為50km/h時(shí)，汽車受到的阻力為2000N；
（3）汽車做勻速運(yùn)動(dòng)，由平衡條件得：
汽車牽引力F=f=2000N，
∵v=

s

t

，
∴汽車通過的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
牽引力做的功：
W₁=Fs=2000N×25000m=5×10⁷J；
牽引力的功率P=

W1

t

=

5×107J

0.5×3600s

≈27778W；
（4）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，
燃油放出的熱量：
Q_放=mq=4.475kg×4.0×10⁷J/kg=1.79×10⁸J，
W_總=Q_放=1.79×10⁸J，
內(nèi)燃機(jī)的效率：
η=

W有用

W總

×100%=

7.16×107J

1.79×108J

×100%=40%．
答：（1）混合動(dòng)力車啟動(dòng)時(shí)，蓄電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為汽車機(jī)械能．
（2）該車在測(cè)試過程中受到了阻力為2000N．
（3）該車在測(cè)試過程中內(nèi)燃機(jī)的牽引力所做功是為5×10⁷J；功率是27778W．
（4）該汽車內(nèi)燃機(jī)的效率為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．