Question

伦敦奥运会期间，一种环保混合动力汽车穿梭于各场馆之间，混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过某种方式向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，既可以向车轮输送能量，也可以同时给蓄电池充电；当车辆需要全力加速时，内燃机和蓄电池还可以同时向车轮输送能量．
一测试人员驾驶该车在平直公路上匀速行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车内燃机消耗燃油 4.475kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的能量由最大值的60%增加到80%，蓄电池组储存的能量的最大值为1.08×10⁸J．从汽车使用技术手册中，测试人员发现该车使用的燃油的热值为4.0×10⁷J/kg，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．
（1）混合动力车启动时，蓄电池的______能转化为汽车______能．
（2）根据图象，该车在测试过程中受到了阻力为多少？
（3）该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功是多少？功率是多大？（结果取整数）
（4）试计算该汽车内燃机的效率（不计内燃机机械传动及充电过程中的能量损失）．

Answer 1

解：（1）混合动力车启动时，蓄电池把储存的化学能转化为汽车机械能；
（2）由图象可知，当汽车的速度为50km/h时，汽车受到的阻力为2000N；
（3）汽车做匀速运动，由平衡条件得：
汽车牵引力F=f=2000N，
∵v=，
∴汽车通过的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
牵引力做的功：
W₁=Fs=2000N×25000m=5×10⁷J；
牵引力的功率P==≈27778W；
（4）转化成的电能：
W₂=1.08×10⁸J×（80%-60%）=2.16×10⁷J，
所以：W_有用=W₁+W₂=5×10⁷J+2.16×10⁷J=7.16×10⁷J，
燃油放出的热量：
Q_放=mq=4.475kg×4.0×10⁷J/kg=1.79×10⁸J，
W_总=Q_放=1.79×10⁸J，
内燃机的效率：
η=×100%=×100%=40%．
答：（1）混合动力车启动时，蓄电池的化学能转化为汽车机械能．
（2）该车在测试过程中受到了阻力为2000N．
（3）该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功是为5×10⁷J；功率是27778W．
（4）该汽车内燃机的效率为40%．
分析：（1）混合动力车启动时，蓄电池的化学能转化为机械能；
（2）由图象求出汽车的行驶速度为50km/h时，汽车受到的阻力；
（3）汽车匀速运动，处于平衡状态，由平衡条件求出汽车的牵引力，
由速度公式的变形公式求出汽车行驶的距离，根据公式W=Fs求出牵引力做的功，然后求出汽车的功率；
（4）已知燃油的质量4.475kg，燃油的热值为4.0×10⁷J/kg，根据Q放=mq可求出燃油放出的热量，已知蓄电池组储存的电能由最大值的60%增加到80%，可求出转化成的电能，这样被有效利用的能量为做的功和转化成的电能之和，最后根据效率公式求出内燃机的效率．
点评：本题综合考查了热量的计算以及热机的效率，也是一道生活中的物理题，有其实用价值．对公式的把握和运用是基础，只要读好题，总体来说本题难度不大．在计算内燃机的效率时，要注意不要忘记转化成的电能的能量．