Question

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．

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

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，是燃油燃燒時釋放出的

內

能轉化為

機械

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．汽車上的電機（充當電動機）的額定功率應該

小于

（大于/等于/小于）30kW．簡單說明你判斷的理由．
（3）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．
①完全燃燒燃油5kg能放出

2.3×10⁸

J的熱量．
②汽車發動機的牽引力為

2000N

，牽引力做功為

5×10⁷

J．
③試計算這種汽車燃油的能量轉化效率．

Answer 1

分析：（1）內燃機是熱機的一種，是將熱能轉化為機械能的機器；
（2）在使用鎳氫蓄電池組時，消耗電能除了通過電動機轉化為機械能外，還要照明等，據此分析回答；
（3）①已知燃油的質量5kg，燃油的熱值為4.6×10⁷J/kg，根據Q_放=mq可求出燃油放出的熱量；
②由圖象可知，車速為50km/h時，阻力是2000N，牽引力也是2000N，由速度50km/h和時間0.5h，根據S=Vt求出距離，根據W=FS求出做的功；
③已知蓄電池組儲存的電能由最大值的80%增加到最大值，可求出轉化成的電能，這樣被有效利用的能量為做的功和轉化成的電能之和，最后根據η=

W有用

W總

求出內燃機的效率．

解答：解：
（1）內燃機工作時，是燃油燃燒時，將化學能轉化為內能再將內能轉化為機械能；
（2）汽車上的電機（充當電動機）的額定功率應該小于蓄電池的額定功率30kW，在使用鎳氫蓄電池組時，除了轉化為機械能外，還要轉化為光能用來照明；
（3）①燃油放出的熱量：
Q_放=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
汽車通過的路程：
S=Vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
由圖象可知，車速為50km/h時，阻力是2000N，牽引力也是2000N，
牽引力做的功：
W₁=FS=2000N×25000m=5×10⁷J，
③蓄電池儲存的電能：
W=30kW?h=1.08×10⁸J；
轉化成的電能：
W₂=1.08×10⁸J×（1-80%）=2.16×10⁷J，
所以：
W_有用=W₁+W₂=5×10⁷J+2.16×10⁷J=7.16×10⁷J，
W_總=Q_放=2.3×10⁸J，
內燃機的效率：
η=

W有用

W總

×100%=

7.16×107J

2.3×108J

×100%≈31%．
故答案為：
（1）內；機械；
（2）小于；蓄電池的額定功率30kW，在使用鎳氫蓄電池組時，除了轉化為機械能外，還要轉化為光能用來照明；
（3）①2.3×10⁸；②2000N；5×10⁷③內燃機的效率為31%；

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．