Question

油電混合動力汽車是新型節能汽車．這種汽車啟動時內燃機并不工作由動力蓄電池組通過驅動電機向車輪輸送能量；當以高速勻速行駛或動力蓄電池組儲存電能過低時，內燃機啟動，此時在向車輪輸送能量的同時也給動力蓄電池組充電．若車輛需要全力加速時，內燃機和動力蓄電池組時同向車輪輸送能量．已知某型號混合動力汽車所用的動力蓄電池儲存的最大電能是1.0×10⁸J．若測試人員駕駛該車在平直公路上以80km/h的測試車速勻速行駛0.5h，內燃機消耗燃油2.5kg，蓄電池組的電能增加了最大電能的10%；從汽車的使用說明書知知道，汽車行駛時所受阻力f和車速v的關系如圖所示．則：
（1）該汽車測試行駛中牽引力做了多少功？
（2）該汽車測試行駛中若燃油完全燃燒可放出多少熱量？
（3）該汽車內燃機的效率是多大？（假設燃油完全燃燒，燃油的熱值為4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）根據圖象可知，汽車以80km/h做勻速直線運動時受到的阻力，再根據二力平衡條件求出牽引力的大小；根據速度公式求出行駛的路程，利用W=Fs求出引力做的功；
（2）知道內燃機消耗燃油的質量和燃油的熱值，根據Q_放=mq求出完全燃燒釋放的熱量；
（3）已知蓄電池組儲存的最大電能，由最大值的10%求出增加的電能，這樣被有效利用的能量為做的功和轉化成的電能之和，根據η=

W有

Q放

×100% 求出內燃機的效率．

解答：解：（1）由圖象可知，汽車以80km/h做勻速直線運動時受到的阻力f=900N，
∵汽車勻速直線運動時，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，
∴汽車受到的牽引力：
F=f=900N，
∵v=

s

t

，
∴汽車行駛的距離：
s=vt=80km/h×0.5h=40km=40000m，
該汽車測試行駛中牽引力做的功：
W=Fs=900N×40000m=3.6×10⁷J；
（2）燃油放出的熱量：
Q_放=mq=2.5kg×4.6×10⁷J/kg=1.15×10⁸J；
（3）蓄電池增加的電能：
W′=1.0×10⁸J×10%=1.0×10⁷J，
有效利用的能量：
W_有用=W+W′=3.6×10⁷J+1.0×10⁷J=4.6×10⁷J，
內燃機的效率：
η=

W有

Q放

×100%=

4.6×107J

1.15×108J

×100%=40%．
答：（1）該汽車測試行駛中牽引力做了3.6×10⁷J的功；
（2）該汽車測試行駛中若燃油完全燃燒可放出1.15×10⁸J的熱量；
（3）該汽車內燃機的效率是40%．

點評：本題綜合考查了熱量的計算以及熱機的效率，也是一道生活中的物理題，有其實用價值．對公式的把握和運用是基礎，只要讀好題，總體來說本題難度不大．在計算內燃機的效率時，要注意不要忘記轉化成的電能的能量．