Question

12．我國自行生產的混合動力汽車已經服務于生活，混合動力汽車由一臺內燃機和一臺電機組成，這臺電機既可以充當電動機驅動汽車，又可以充當發電機給蓄電池充電．混合動力汽車啟動時，內燃機并不工作，蓄電池通過電機向車輪輸送能量；當需要高速行駛或蓄電池儲存電能過低時，內燃機啟動，向車輪輸送能量，并通過電機給蓄電池充電．
（1）內燃機工作時，汽油燃燒時釋放出的內能轉化為汽車的機械能和蓄電池的化學能．
（2）某種型號的混合動力汽車，所用的鎳氫蓄電池組的部分參數如表所示．測試人員駕駛該車在平直公路上勻速直線行駛0.5h，觀察儀表盤，發現這段時間內汽車消耗燃油5kg，車速為50km/h，蓄電池組儲存的電能由最大值的80%增加到最大值．燃油的熱值為4.6×10⁷J/kg．汽車行駛時所受阻力f和車速v的關系如圖所示．則汽車發動機的牽引力做功為5×10⁷J．蓄電池獲得的電能為2.16×10⁷J．

輸出電壓/V	300
額定功率/kW	30
最大容量/kW•h	30
質量/kg	320

（3）經測試計算，這種汽車燃油的能量轉化效率為31.1%．

Answer 1

分析 （1）內燃機是將燃料燃燒產生的內能轉化為機械能的機器；蓄電池充電是將電能轉化為化學能；
（2）①知道汽車勻速行駛的速度和時間，根據s=vt求出行駛的路程，由圖象可知車速為50km/h時受到的阻力，汽車勻速行駛時受到的阻力和牽引力是一對平衡力，二力大小相等，根據W=Fs求出汽車發動機的牽引力做的功；
②由表格數據可知蓄電池組的最大容量和已經儲存的電能，兩者的差值即為蓄電池獲得的電能；
（3）根據Q=mq求出燃油完全燃燒釋放的熱量，獲取的有用能量為汽車發動機的牽引力做的功和獲得的電能之和，利用效率公式這種汽車燃油的能量轉化效率．

解答 解：（1）內燃機工作時，汽油燃燒時釋放出的內能轉化為汽車的機械能，給蓄電池充電時轉化為化學能；
（2）①由v=$\frac{s}{t}$可得，汽車行駛的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
由圖象可知，車速為50km/h時，阻力f=2000N，
因汽車勻速行駛時受到的阻力和牽引力是一對平衡力，
所以，牽引力F=f=2000N，
則汽車發動機的牽引力做的功：
W₁=Fs=2000N×25000m=5×10⁷J；
②由表格數據可知，蓄電池儲存的最大電能為30kW•h，已經儲存的電能30kW•h×80%，
則蓄電池獲得的電能：
W₂=30kW•h-30kW•h×80%=6kW•h=6×3.6×10⁶J=2.16×10⁷J；
（3）燃油放出的熱量：
Q_放=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
獲得的有用能量：
W_有用=W₁+W₂=5×10⁷J+2.16×10⁷J=7.16×10⁷J，
這種汽車燃油的能量轉化效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{7.16×1{0}^{7}J}{2.3×1{0}^{8}J}$×100%≈31.1%．
故答案為：
（1）機械；化學；
（2）5×10⁷；2.16×10⁷；
（3）31.1%．

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．