试题

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，蓄电池能转化为汽车能．
（2）该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功是多少？
（3）该车在测试过程中蓄电池组储存的能量增加了多少？
（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）．

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；
汽车做匀速运动，由平衡条件得：
汽车牵引力F=f=2000N，
∵v=

s

t

，
∴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；
（3）增加的能量转化成的电能：
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=

W有用

W总

×100%=

7.16×107J

1.79×108J

×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）该车在测试过程中内燃机的牵引力所做功是为5×10⁷J．
（3）该车在测试过程中蓄电池组储存的能量增加了2.16×10⁷J，
（4）该汽车内燃机的效率为40%．