Question

油电混合动力汽车是新型节能汽车．这种汽车启动时内燃机并不工作由动力蓄电池组通过驱动电机向车轮输送能量；当以高速匀速行驶或动力蓄电池组储存电能过低时，内燃机启动，此时在向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电．若车辆需要全力加速时，内燃机和动力蓄电池组时同向车轮输送能量．已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池储存的最大电能是1.0×10⁸J．若测试人员驾驶该车在平直公路上以80km/h的测试车速匀速行驶0.5h，内燃机消耗燃油2.5kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%；从汽车的使用说明书知知道，汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．则：
（1）该汽车测试行驶中牵引力做了多少功？
（2）该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出多少热量？
（3）该汽车内燃机的效率是多大？（假设燃油完全燃烧，燃油的热值为4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）根据图象可知，汽车以80km/h做匀速直线运动时受到的阻力，再根据二力平衡条件求出牵引力的大小；根据速度公式求出行驶的路程，利用W=Fs求出引力做的功；
（2）知道内燃机消耗燃油的质量和燃油的热值，根据Q_放=mq求出完全燃烧释放的热量；
（3）已知蓄电池组储存的最大电能，由最大值的10%求出增加的电能，这样被有效利用的能量为做的功和转化成的电能之和，根据η=

W有

Q放

×100% 求出内燃机的效率．

解答：解：（1）由图象可知，汽车以80km/h做匀速直线运动时受到的阻力f=900N，
∵汽车匀速直线运动时，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
∴汽车受到的牵引力：
F=f=900N，
∵v=

s

t

，
∴汽车行驶的距离：
s=vt=80km/h×0.5h=40km=40000m，
该汽车测试行驶中牵引力做的功：
W=Fs=900N×40000m=3.6×10⁷J；
（2）燃油放出的热量：
Q_放=mq=2.5kg×4.6×10⁷J/kg=1.15×10⁸J；
（3）蓄电池增加的电能：
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，
内燃机的效率：
η=

W有

Q放

×100%=

4.6×107J

1.15×108J

×100%=40%．
答：（1）该汽车测试行驶中牵引力做了3.6×10⁷J的功；
（2）该汽车测试行驶中若燃油完全燃烧可放出1.15×10⁸J的热量；
（3）该汽车内燃机的效率是40%．

点评：本题综合考查了热量的计算以及热机的效率，也是一道生活中的物理题，有其实用价值．对公式的把握和运用是基础，只要读好题，总体来说本题难度不大．在计算内燃机的效率时，要注意不要忘记转化成的电能的能量．