Question

12．混合動力汽車具有節(jié)能、低排放等優(yōu)點(diǎn)，成為汽車研究與開發(fā)領(lǐng)域的重點(diǎn)．某新型的電能過低時(shí)，內(nèi)燃機(jī)不工作，蓄電池向車輪輸送能量．當(dāng)需要高速行駛或蓄電池可以給蓄電池充電．車速與所受阻力的關(guān)系如圖所示．在某次測試中，由內(nèi)燃機(jī)提供能量，汽車以50km/h的速度勻速行駛了0.5h，同時(shí)蓄電池的電能增加了5.4×10⁷J，求：
（1）汽車牽引力做的功；
（2）若所用燃料的熱值是4.5×10⁷J/kg，測試過程中消耗8kg的燃料（假設(shè)燃料完全燃燒），則放出的總熱量是多少？
（3）內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)化成電能的效率．

Answer 1

分析 （1）由圖象可知車速為50km/h時(shí)受到的阻力，汽車勻速行駛時(shí)受到的阻力和牽引力是一對平衡力，二力大小相等，
知道汽車勻速行駛的速度和時(shí)間，根據(jù)s=vt求出行駛的路程，根據(jù)W=Fs求出汽車發(fā)動機(jī)的牽引力做的功；
（2）知道燃料的熱值和質(zhì)量，利用Q=mq求燃料完全燃燒放出的熱量；
（3）根據(jù)η=$\frac{{W}_{電}}{Q}$×100%求出內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)化成電能的效率．

解答 解：（1）由圖象可知，當(dāng)汽車的速度為50km/h，汽車所受的阻力f=4000N，
汽車勻速行駛時(shí)，根據(jù)二力平衡條件可知，
汽車所受的牽引力和阻力是一對平衡力，大小相等，即F=f=4000N，
由v=$\frac{s}{t}$得，汽車行駛的路程：
s=vt=50km/h×0.5h=25km=2.5×10⁴m，
則汽車牽引力做的功：
W=Fs=4000N×2.5×10⁴m=1×10⁸J．
（2）燃料完全燃燒放出的總熱量：
Q=mq=8kg×4.5×10⁷J/kg=3.6×10⁸J．
（3）內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)化成電能的效率：
η=$\frac{{W}_{電}}{Q}$×100%=$\frac{5.4×1{0}^{7}J}{3.6×1{0}^{8}J}$×100%=15%．
答：（1）汽車牽引力做的功為1×10⁸J；
（2）放出的總熱量是3.6×10⁸J；
（3）內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)化成電能的效率為15%．

點(diǎn)評 本題綜合考查了功的計(jì)算、熱量的計(jì)算以及熱機(jī)的效率等，是一道生活中的物理題，有其實(shí)用價(jià)值，關(guān)鍵是公式及變形公式的靈活運(yùn)用，總體來說難度不大．需要認(rèn)真審題，其中效率是內(nèi)燃機(jī)工作時(shí)轉(zhuǎn)化成電能的效率．