Question

13．柴電混合動(dòng)力機(jī)，就是燃燒柴用的發(fā)動(dòng)機(jī)、大容量的蓄電池及電動(dòng)機(jī)的有機(jī)結(jié)合．它利用柴油機(jī)燃燒柴油產(chǎn)生動(dòng)力，同時(shí)大容量的蓄電池又可以儲(chǔ)備柴油機(jī)工作時(shí)剩余的能量，再通過(guò)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力，這樣也可以驅(qū)動(dòng)小汽車運(yùn)動(dòng)，從而節(jié)約了能源．如圖所示，一輛大眾2013款小汽車在平直的路面上勻速前行36km．求：在這段平直的路面上
（1）若此時(shí)小汽車受到的阻力為1.0×10³N，則牽引力所做的功是多少？

2013款大眾牌汽車說(shuō)明書
自重	1.6t
2.0TFSI發(fā)動(dòng)機(jī)	最大輸出功率10KW
蓄電池	工作電壓48V，最大輸出容量5A×6h
電動(dòng)機(jī)	額定電壓48V，額定功率1KW
水箱	最大容量30L

（2）若蓄電池的最大輸出容量5A×6h表示工作電流為5A時(shí)，它最多可以提供電6h．則該蓄電池工作時(shí)，最多可以向外提供多少J的電能？
（3）若柴油的熱值q=4×10⁷J/kg，柴電混合動(dòng)力機(jī)將柴油完全燃燒放出的熱量轉(zhuǎn)化為機(jī)械功的效率為50%，則小汽車在這段平直的路面上消耗柴油的質(zhì)量是多少？

Answer 1

分析 （1）利用功的計(jì)算公式W=Fs計(jì)算牽引力做功的多少；
（2）電能的計(jì)算公式：W=UIt；
（3）先利用效率公式計(jì)算出燃料需放出熱量，在利用Q=mq計(jì)算燃料的質(zhì)量．

解答 解：
（1）因?yàn)樾∑�車在平直路面上勻速前進(jìn)，所以F=f=1.0×10³N，汽車行駛的路程：s=36km=36000m，
牽引力所做的功：
W=Fs=1.0×10³N×36000m=3.6×10⁷J；
（2）供電時(shí)間t=6h=6×3600s=21600s；
提供的電能：
W=UIt=48V×5A×21600S=5.184×10⁶J；
（3）由η=$\frac{W}{Q}$得，柴油完全燃燒需放出熱量：
Q_放=$\frac{W}{η}$=$\frac{3.6×1{0}^{7}J}{50%}$=7.2×10⁷J，
由Q_放=mq得，需要柴油的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{7.2×1{0}^{7}J}{4×1{0}^{7}J/kg}$=1.8kg．
答：（1）牽引力所做的功3.6×10⁷J；
（2）蓄電池工作時(shí)，最多可以向外提供7.2×10⁷J的電能；
（3）小汽車在這段平直的路面上消耗柴油的質(zhì)量是1.8kg．

點(diǎn)評(píng) 本題考查做功、能量和效率及熱值的計(jì)算等，關(guān)鍵是公式及其變形和物理規(guī)律的靈活運(yùn)用．