12.我國(guó)自行生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車已經(jīng)服務(wù)于生活,混合動(dòng)力汽車由一臺(tái)內(nèi)燃機(jī)和一臺(tái)電機(jī)組成,這臺(tái)電機(jī)既可以充當(dāng)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車,又可以充當(dāng)發(fā)電機(jī)給蓄電池充電.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(guò)電機(jī)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(guò)低時(shí),內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng),向車輪輸送能量,并通過(guò)電機(jī)給蓄電池充電.
(1)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí),汽油燃燒時(shí)釋放出的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能和蓄電池的化學(xué)能.
(2)某種型號(hào)的混合動(dòng)力汽車,所用的鎳氫蓄電池組的部分參數(shù)如表所示.測(cè)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)汽車消耗燃油5kg,車速為50km/h,蓄電池組儲(chǔ)存的電能由最大值的80%增加到最大值.燃油的熱值為4.6×107J/kg.汽車行駛時(shí)所受阻力f和車速v的關(guān)系如圖所示.則汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力做功為5×107J.蓄電池獲得的電能為2.16×107J.
輸出電壓/V300
額定功率/kW30
最大容量/kW•h30
質(zhì)量/kg320
(3)經(jīng)測(cè)試計(jì)算,這種汽車燃油的能量轉(zhuǎn)化效率為31.1%.

分析 (1)內(nèi)燃機(jī)是將燃料燃燒產(chǎn)生的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的機(jī)器;蓄電池充電是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能;
(2)①知道汽車勻速行駛的速度和時(shí)間,根據(jù)s=vt求出行駛的路程,由圖象可知車速為50km/h時(shí)受到的阻力,汽車勻速行駛時(shí)受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力,二力大小相等,根據(jù)W=Fs求出汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力做的功;
②由表格數(shù)據(jù)可知蓄電池組的最大容量和已經(jīng)儲(chǔ)存的電能,兩者的差值即為蓄電池獲得的電能;
(3)根據(jù)Q=mq求出燃油完全燃燒釋放的熱量,獲取的有用能量為汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力做的功和獲得的電能之和,利用效率公式這種汽車燃油的能量轉(zhuǎn)化效率.

解答 解:(1)內(nèi)燃機(jī)工作時(shí),汽油燃燒時(shí)釋放出的內(nèi)能轉(zhuǎn)化為汽車的機(jī)械能,給蓄電池充電時(shí)轉(zhuǎn)化為化學(xué)能;
(2)①由v=$\frac{s}{t}$可得,汽車行駛的路程:
s=vt=50km/h×0.5h=25km=25000m,
由圖象可知,車速為50km/h時(shí),阻力f=2000N,
因汽車勻速行駛時(shí)受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力,
所以,牽引力F=f=2000N,
則汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力做的功:
W1=Fs=2000N×25000m=5×107J;
②由表格數(shù)據(jù)可知,蓄電池儲(chǔ)存的最大電能為30kW•h,已經(jīng)儲(chǔ)存的電能30kW•h×80%,
則蓄電池獲得的電能:
W2=30kW•h-30kW•h×80%=6kW•h=6×3.6×106J=2.16×107J;
(3)燃油放出的熱量:
Q=mq=5kg×4.6×107J/kg=2.3×108J,
獲得的有用能量:
W有用=W1+W2=5×107J+2.16×107J=7.16×107J,
這種汽車燃油的能量轉(zhuǎn)化效率:
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{7.16×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}$×100%≈31.1%.
故答案為:
(1)機(jī)械;化學(xué);
(2)5×107;2.16×107;
(3)31.1%.

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.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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②乙圖中:自由滑雪空中技巧運(yùn)動(dòng)員從空中下落的過(guò)程中,重力做功越來(lái)越慢
③丙圖中:運(yùn)動(dòng)員將冰壺推出后,人不再對(duì)冰壺做功,冰壺的機(jī)械能會(huì)逐漸減小
④丁圖中:花樣滑冰運(yùn)動(dòng)員保持一定造型在冰面上沿曲線滑行,運(yùn)動(dòng)員處于平衡狀態(tài)
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