Question

武漢等地生產(chǎn)的混合動(dòng)力汽車曾服務(wù)于北京奧運(yùn)。混合動(dòng)力汽車啟動(dòng)時(shí)，內(nèi)燃機(jī)并不工作，蓄電池通過某種方式向車輪輸送能量；當(dāng)需要高速行駛或蓄電池儲(chǔ)存電能過低時(shí)，內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)，既可以向車輪輸送能量，也可以同時(shí)給蓄電池充電；當(dāng)車輛需要全力加速時(shí)，內(nèi)燃機(jī)和蓄電池還可以同時(shí)向車輪輸送能量。

（1）根據(jù)以上描述，混合動(dòng)力汽車高速行駛或蓄電池儲(chǔ)存電能過低時(shí)的主要能量轉(zhuǎn)化過程為：燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蓄電池儲(chǔ)存的       能和汽車行駛的       能。

（2）圖表是某臺(tái)混合動(dòng)力汽車所用的鎳氫蓄電池組的部分參數(shù)，試求該蓄電池組最多可儲(chǔ)存多少電能。

電壓/v	300
功率/w	30
容量/Ah	100
質(zhì)量/kg	320

 

 

 

 

 

 

（3）測(cè)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(shí)間內(nèi)汽車內(nèi)燃機(jī)消耗燃油4.475kg，車速為50km/h，蓄電池組儲(chǔ)存的電能由最大值的60%增加到80%。從汽車使用技術(shù)手冊(cè)中，測(cè)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(shí)所受阻力 f和車速V的關(guān)系如右圖所示。試計(jì)算該汽車內(nèi)燃機(jī)的效率（不計(jì)內(nèi)燃機(jī)外機(jī)械傳動(dòng)及充電過程中的能量損失）。

 

Answer 1

【答案】

（1）化學(xué)。機(jī)械（2）1.08×10⁸J（3）40%

【解析】蓄電池充電是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；汽車行駛時(shí)具有動(dòng)能；已知電壓300V，容量100Ah，根據(jù)W=UQ可求出蓄電池儲(chǔ)存的電能；已知燃油的質(zhì)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(shí)，阻力是2000N，牽引力也是2000N，由速度50km/h和時(shí)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(chǔ)存的電能由最大值的60%增加到80%，可求出轉(zhuǎn)化成的電能，這樣被有效利用的能量為做的功和轉(zhuǎn)化成的電能之和，最后根據(jù)η= W_有用/W_總×100%求出內(nèi)燃機(jī)的效率．

（1）燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為蓄電池儲(chǔ)存的化學(xué)能和汽車行駛時(shí)的動(dòng)能；

（2）蓄電池儲(chǔ)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，

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(shí)，阻力是2000N，牽引力也是2000N，

牽引力做的功：

W₁=FS=2000N×25000m=5×10⁷J，

轉(zhuǎn)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(nèi)燃機(jī)的效率：η= W_有用/W_總×100%=7.16×10⁷J/1.79×10⁸J×100%=40%．