Question

我国自行生产的混合动力汽车已经面世，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电．汽车启动时，内燃机不工作，蓄电池通过电机向车轮输送动力，使汽车行驶；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，改由内燃机工作，一方面向车轮输送动力，另外通过电机给蓄电池充电．
（1）内燃机工作时，汽油燃烧时释放出的______能转化为汽车的______能和蓄电池的______能；
（2）当电机充当发电机时，它利用的工作原理是______
A．磁场对电流的作用　　　 B．电流的磁效应　　　　C．电磁感应
（3）某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如下表所示．汽车上的电机（充当电动机时）的额定功率应该______（选填“大于”、“等于”或“小于”）30kW．简单说明你判断的理由：______；
（4）测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速直线行驶0.5h，汽车消耗汽油5kg，同时这个期间测试人员观察到：蓄电池组储存的能量由测试开始时最大值的80%增加到了最大值．已知汽油的热值为4.6×10⁷J/kg．汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．
计算：①牵引力做功为多少；
②这种汽车内燃机中汽油的能量转化效率是多大．

输出电压/V	300
额定功率/kW	30
最大容量/kW?h	30
质量/kg	320

Answer 1

解：
（1）内燃机工作时，汽油燃烧时释放出的内能能转化为汽车的机械能，给蓄电池充电转化为化学能；
（2）当电机充当发电机时，它利用的工作原理是电磁感应现象，故选C；
（3）因为蓄电池的额定功率为30KW，蓄电池在带动电机工作的同时，还需要带动照明灯等电器工作，所以汽车上的电机的额定功率应该小于30kW；
（4）汽车通过的路程：
S=Vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
由图象可知，车速为50km/h时，阻力是2000N，牵引力也是2000N，
牵引力做的功：
W₁=FS=2000N×25000m=5×10⁷J，
燃油放出的热量：
Q_放=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
蓄电池获得的电能：
W₂=（30-30×80%）kW?h=2.16×10⁷J，
W_有用=W₁+W₂=5×10⁷J+2.16×10⁷J=7.16×10⁷J，
W_总=Q_放=2.3×10⁸J，
内燃机的效率：
η=×100%=×100%≈31%．
故答案为：（1）内；机械；化学；
（2）C；
（3）小于；蓄电池的额定功率为30KW，蓄电池在带动电机工作的同时，还需要带动照明灯等电器工作，所有用电器的总功率不能超过蓄电池的额定功率；
（4）①牵引力做功为5×10⁷J；
②这种汽车内燃机中汽油的能量转化效率是31%．
分析：（1）内燃机是将燃料燃烧产生的内能转化为机械能的机器；蓄电池充电是将电能转化为化学能；
（2）发电机是根据电磁感应现象制成的；
（3）蓄电池在带动电机工作的同时，还需要带动照明灯等电器工作，所有用电器的总功率不能超过蓄电池的额定功率；
（4）已知燃油的质量kg，燃油的热值为4.6×10⁷J/kg，根据Q_放=mq可求出燃油放出的热量，由图象可知，车速为50km/h时，阻力是2000N，牵引力也是2000N，由速度50km/h和时间0.5h，根据S=Vt求出距离，根据W=FS求出牵引力做的功；已知蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值，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η=×100%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．