Question

13．柴電混合動力機，就是燃燒柴用的發(fā)動機、大容量的蓄電池及電動機的有機結合．它利用柴油機燃燒柴油產(chǎn)生動力，同時大容量的蓄電池又可以儲備柴油機工作時剩余的能量，再通過電動機產(chǎn)生動力，這樣也可以驅動小汽車運動，從而節(jié)約了能源．如圖所示，一輛大眾2013款小汽車在平直的路面上勻速前行36km．求：在這段平直的路面上
（1）若此時小汽車受到的阻力為1.0×10³N，則牽引力所做的功是多少？

2013款大眾牌汽車說明書
自重	1.6t
2.0TFSI發(fā)動機	最大輸出功率10KW
蓄電池	工作電壓48V，最大輸出容量5A×6h
電動機	額定電壓48V，額定功率1KW
水箱	最大容量30L

（2）若蓄電池的最大輸出容量5A×6h表示工作電流為5A時，它最多可以提供電6h．則該蓄電池工作時，最多可以向外提供多少J的電能？
（3）若柴油的熱值q=4×10⁷J/kg，柴電混合動力機將柴油完全燃燒放出的熱量轉化為機械功的效率為50%，則小汽車在這段平直的路面上消耗柴油的質(zhì)量是多少？

Answer 1

分析 （1）利用功的計算公式W=Fs計算牽引力做功的多少；
（2）電能的計算公式：W=UIt；
（3）先利用效率公式計算出燃料需放出熱量，在利用Q=mq計算燃料的質(zhì)量．

解答 解：
（1）因為小汽車在平直路面上勻速前進，所以F=f=1.0×10³N，汽車行駛的路程：s=36km=36000m，
牽引力所做的功：
W=Fs=1.0×10³N×36000m=3.6×10⁷J；
（2）供電時間t=6h=6×3600s=21600s；
提供的電能：
W=UIt=48V×5A×21600S=5.184×10⁶J；
（3）由η=$\frac{W}{Q}$得，柴油完全燃燒需放出熱量：
Q_放=$\frac{W}{η}$=$\frac{3.6×1{0}^{7}J}{50%}$=7.2×10⁷J，
由Q_放=mq得，需要柴油的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{7.2×1{0}^{7}J}{4×1{0}^{7}J/kg}$=1.8kg．
答：（1）牽引力所做的功3.6×10⁷J；
（2）蓄電池工作時，最多可以向外提供7.2×10⁷J的電能；
（3）小汽車在這段平直的路面上消耗柴油的質(zhì)量是1.8kg．

點評 本題考查做功、能量和效率及熱值的計算等，關鍵是公式及其變形和物理規(guī)律的靈活運用．