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，內(nèi)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(nèi)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(nèi)燃機和蓄電池還可以同時向車輪輸送能量．
（1）汽車發(fā)動機的氣缸體和汽缸蓋的內(nèi)外殼間有個“水套”，冷卻液在其間循環(huán)，以防止汽車發(fā)動機過熱．
①冷卻液的主要成分是水，這時因為水的比熱容較大；
②在汽車開始行駛的一段時間內(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)這段時間內(nèi)汽車內(nèi)燃機消耗燃油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．汽車行駛時所受阻力f和車速v的關(guān)系如圖2所示．
①內(nèi)燃機若完全燃燒燃油4.475kg能放出熱量1.79×10⁸J．
②車速為50km/h時汽車發(fā)動機的牽引力大小為2000N．
③該汽車燃油的能量轉(zhuǎn)化效率為40%（不計內(nèi)燃機外機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，吸收的熱量多；吸收或放出相同的熱量時，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；
（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做的機械功之和，根據(jù)η=$\frac{W}{Q}$×100%求出內(nèi)燃機的效率．

解答 解：（1）①因為水的比熱容大，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：
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，受到的阻力為2000N，又因為車做勻速直線運動，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，
行駛機械功：W₂=Fs=2000N×25000m=5×10⁷J；
內(nèi)燃機的效率為：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%．

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