Question

12．武漢等地生產(chǎn)的混合動力汽車將服務北京奧運．混合動力汽車啟動時，內燃機并不工作，蓄電池通過某種方式向車輪輸送能量；當需要高速行駛或蓄電池儲存電能過低時，內燃機啟動，既可以向車輪輸送能量，也可以同時給蓄電池充電；當車輛需要全力加速時，內燃機和蓄電池還可以同時向車輪輸送能量．
（1）根據(jù)以上描述，請你說出一種混合動力汽車不同于普通汽車的優(yōu)點在繁華市區(qū)，可關停內燃機，由電池單獨驅動，實現(xiàn)“零”排放
（2）下表是某臺混合動力汽車所用的鎳氫蓄電池組的部分參數(shù)（其中容量即為電荷量），試求該蓄電池組最多可儲存多少電能．

電壓/v	300
功率/w	30
容量/Ah	100
質量/kg	320

（3）測試人員駕駛該車在平直公路上勻速行駛0.5h，觀察儀表盤，發(fā)現(xiàn)這段時間內汽車內燃機消耗燃油4.475kg，車速為50km/h，蓄電池組儲存的電能由最大值的60%增加到80%．從汽車使用技術手冊中，測試人員發(fā)現(xiàn)該車使用的燃油的熱值為4.0×10⁷J/kg，汽車行駛時所受阻力f和車速v的關系如圖所示．試計算該汽車內燃機的效率（不計內燃機外機械傳動及充電過程中的能量損失）．

Answer 1

分析 （1）混合動力汽車不同于普通汽車的優(yōu)點：在繁華市區(qū)，可關停內燃機，由電池單獨驅動，實現(xiàn)“零”排放．
（2）已知電壓300V，容量100Ah，根據(jù)W=UQ可求出蓄電池儲存的電能；
（3）已知燃油的質量4.475kg，燃油的熱值為4.0×10⁷J/kg，根據(jù)Q_放=mq可求出燃油放出的熱量，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(jù)S=Vt求出距離，根據(jù)W=Fs求出做的功，已知蓄電池組儲存的電能由最大值的60%增加到80%，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(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%求出內燃機的效率．

解答 解：（1）混合動力汽車不同于普通汽車的優(yōu)點：在繁華市區(qū)，可關停內燃機，由電池單獨驅動，實現(xiàn)“零”排放．
（2）蓄電池儲存的電能：
W=UQ=300V×100A×3600S=1.08×10⁸J；
（3）燃油放出的熱量：
Q_放=mq=4.475kg×4.0×10⁷J/kg=1.79×10⁸J，
由v=$\frac{s}{t}$可得，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，
轉化成的電能：
W₂=1.08×10⁸J×（80%-60%）=2.16×10⁷J，
所以：
W_有用=W₁+W₂=5×10⁷J+2.16×10⁷J=7.16×10⁷J，
W_總=Q_放=1.79×10⁸J，
內燃機的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{7.16×1{0}^{7}J}{1.79×1{0}^{8}J}$×100%=40%．
答：（1）在繁華市區(qū)，可關停內燃機，由電池單獨驅動，實現(xiàn)“零”排放；
（2）蓄電池儲存的電能是1.08×10⁸J；
（3）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．