Question

武漢等地生產的混合動力汽車曾服務于北京奧運。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）根據以上描述，混合動力汽車高速行駛或蓄電池儲存電能過低時的主要能量轉化過程為：燃料的化學能轉化為蓄電池儲存的       能和汽車行駛的       能。

（2）圖表是某臺混合動力汽車所用的鎳氫蓄電池組的部分參數，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，發現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，測試人員發現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的關系如右圖所示。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

【答案】

（1）化學。機械（2）1.08×10⁸J（3）40%

【解析】蓄電池充電是將電能轉化為化學能；汽車行駛時具有動能；已知電壓300V，容量100Ah，根據W=UQ可求出蓄電池儲存的電能；已知燃油的質量4.475kg，燃油的熱值為4.0×10⁷J/kg，根據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S=Vt求出距離，根據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η= W_有用/W_總×100%求出內燃機的效率．

（1）燃料的化學能轉化為蓄電池儲存的化學能和汽車行駛時的動能；

（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，

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= W_有用/W_總×100%=7.16×10⁷J/1.79×10⁸J×100%=40%．