Question

我國自主研制生產的一種環(huán)�；旌蟿恿ζ�車，啟動時，內燃機并不工作，蓄電池通過某種方式向車輪輸送能量；當需要高速行駛或蓄電池儲存電能過低時，內燃機啟動，既可以向車輪輸送能量，也可以同時給蓄電池充電；當車輛需要全力加速時，內燃機和蓄電池還可以同時向車輪輸送能量．一測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)這段時間內汽車內燃機消耗燃油 5kg，車速為50km/h，蓄電池組儲存的能量由最大值的60%增加到80%，蓄電池組儲存的能量的最大值為1.0×10⁸J．從汽車使用技術手冊中，測試人員發(fā)現(xiàn)該車使用的燃油的熱值為4.0×10⁷J/kg，汽車行駛時所受阻力f和車速v的關系如圖所示．
（1）混合動力車啟動時，蓄電池的

化學

能轉化為汽車

機械

能．
（2）該車在測試過程中內燃機的牽引力所做功是多少？
（3）試計算該汽車內燃機的效率（不計內燃機機械傳動及充電過程中的能量損失）．

Answer 1

分析：（1）蓄電池充電是將電能轉化為化學能；汽車行駛時具有動能；
（2）由圖象知道汽車的行駛速度為50km/h時，受到的阻力為f=2000N，因為汽車勻速行駛，所以發(fā)動機牽引力F=f=2000N；再根據(jù)v=

s

t

求出汽車行駛的距離，根據(jù)公式W=Fs求出牽引力做的功；
（3）已知燃油的質量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，已知蓄電池組儲存的電能由最大值的60%增加到80%，可求出轉化成的電能，這樣被有效利用的能量為做的功和轉化成的電能之和，最后根據(jù)η=

W有用

W總

×100%求出內燃機的效率．

解答：已知：汽車內燃機消耗燃油 m=5kg，車速為v=50km/h，行駛時間t=0.5h，燃油的熱值為q=4.0×10⁷J/kg，蓄電池組儲存的能量的最大值為W′=1.0×10⁸J
求：（2）內燃機的牽引力所做功W₁=？；（3）該汽車內燃機的效率η=？
解：（1）燃料的化學能轉化為蓄電池儲存的化學能和汽車行駛時的動能；
（2）∵v=

s

t

∴汽車通過的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
由圖象可知，車速為50km/h時，阻力是2000N，因為是勻速行駛，所以牽引力也是F=2000N，
牽引力做的功：
W₁=Fs=2000N×25000m=5×10⁷J；
（3）轉化成的電能：
W₂=1.0×10⁸J×（80%-60%）=2.0×10⁷J，
所以：
W_有用=W₁+W₂=5×10⁷J+2.0×10⁷J=7.0×10⁷J，
燃油放出的熱量：
Q_放=mq=5kg×4.0×10⁷J/kg=2×10⁸J，
W_總=Q_放=2×10⁸J，
內燃機的效率：
η=

W有用

W總

×100%=

7×107J

2×108J

×100%=35%．
答：（1）化學；動；
（2）內燃機的牽引力所做功是5×10⁷J；
（3）汽車內燃機的效率是35%．

點評：本題綜合考查了熱量的計算以及熱機的效率，也是一道生活中的物理題，有其實用價值．對公式的把握和運用是基礎，只要讀好題，總體來說本題難度不大．在計算內燃機的效率時，要注意不要忘記轉化成的電能的能量．