有一混合动力汽车.由汽车发动机(汽油机)和电动机为驱动系统提供动力.汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程.带动曲轴转动两圈.该汽油发动机的最大功率是69 W.以最大功率工作时曲轴转速为5 000 r/min.活塞从气缸一端运动到另一端所扫过的容积为气缸排气量.气缸容积与燃烧室容积之比为压缩比.如图为气缸� 题目和参考答案——青夏教育精英家教网—

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（2014·无锡）有一混合动力汽车，由汽车发动机（汽油机）和电动机为驱动系统提供动力，汽油发动机每一个工作循环活塞经历四个冲程，带动曲轴转动两圈，该汽油发动机　的最大功率是69 W，以最大功率工作时曲轴转速为5 000 r/min.活塞从气缸一端运动到另一端所扫过的容积为气缸排气量，气缸容积与燃烧室容积之比为压缩比，如图为气缸容积和燃烧室容积的示意图，该车排气量是1.8 L，压缩比为10∶1，动力蓄电池额定电压为200 V，容量（蓄电池放电电流和放电时间乘积）为150 A·h，已知该车的动能E与其速度v的关系如下表所示.

v/m·s-1	1	2	4	10	20
E/J	6.0×102	2.4×103	9.6×103	6×104	2.4×105

　（1）该汽车的动力蓄电池最多可储存多少焦的电能？

　（2）①当这辆汽车在平直公路上以108 km/h的速度匀速行驶时，动力完全由汽油发动机提供，若汽车汽油发动机的输出功率为54 kW，则此时汽车所受的阻力是多大？

　②当驾驶员看到前方限速标志时，立即减速并启动充电装置给动力蓄电池充电，汽车速度由108 km/h减小到72 km/h，若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的50%，则动力蓄电池获得的电能为多少焦？

　（3）若该汽车汽油发动机以最大功率工作时，吸气冲程末气缸内每升混合气体中汽油质量是7.2×10-4 kg，此时这台汽油发动机的效率是多少？（q汽油=4.6×107 J/kg）

（1）储存的电能

W=UIt=200 V×150 A×3 600 s=1.08×108 J

（2）①速度108 km/h=30 m/s

阻力F=P/v=54 kW/30 m/s=1 800 N

②分析表中数据可知，汽车的动能E与速度v的关系为E=kv2

当车速为72 km/h=20 m/s时，汽车的动能E1=2.4×105 J

故车速为108 km/h=30 m/s时，汽车的动能

E2= E1v22/v12=2.4×105 J×302/202=5.4×105 J

电池获得的电能W′=（5.4×105 J－2.4×105 J）×50%=1.5×105 J

（3）1 s内汽车发动机所做的功W车=Pt=69 kW×1s=6.9×104 J

1 s内汽车发动机做功次数n=5 000/（60×2）=250/6

1 s内汽车发动机消耗的汽油质量m=250/6×1.8×7.2×10-4 kg×0.1=5.4×10-3 kg

这些汽油燃烧放出的热量Q=mq=5.4×10-3 kg×4.6×107 J/kg=2.484×105 J

发动机的效率η=W车/Q=6.9×104 J/（2.484×105 J）≈27.8%.

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