我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电．输出电压/V300额定

Question

我国自行生产的混合动力汽车已经服务于生活，混合动力汽车由一台内燃机和一台电机组成，这台电机既可以充当电动机驱动汽车，又可以充当发电机给蓄电池充电．

输出电压/V	300
额定功率/kW	30
最大容量/kW•h	30
质量/kg	320

混合动力汽车启动时，内燃机并不工作，蓄电池通过电机向车轮输送能量；当需要高速行驶或蓄电池储存电能过低时，内燃机启动，向车轮输送能量，并通过电机给蓄电池充电．
（1）内燃机工作时，是燃油燃烧时释放出的______能转化为______能．
（2）某种型号的混合动力汽车，所用的镍氢蓄电池组的部分参数如表所示．汽车上的电机（充当电动机）的额定功率应该______（大于/等于/小于）30kW．简单说明你判断的理由．
（3）测试人员驾驶该车在平直公路上匀速直线行驶0.5h，观察仪表盘，发现这段时间内汽车消耗燃油5kg，车速为50km/h，蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值．燃油的热值为4.6×10⁷J/kg．汽车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图所示．
①完全燃烧燃油5kg能放出______J的热量．
②汽车发动机的牵引力为______，牵引力做功为______J．
③试计算这种汽车燃油的能量转化效率．

Answer 1

（1）内燃机工作时，是燃油燃烧时，将化学能转化为内能再将内能转化为机械能；
（2）汽车上的电机（充当电动机）的额定功率应该小于蓄电池的额定功率30kW，在使用镍氢蓄电池组时，除了转化为机械能外，还要转化为光能用来照明；
（3）①燃油放出的热量：
Q_放=mq=5kg×4.6×10⁷J/kg=2.3×10⁸J，
汽车通过的路程：
S=Vt=50km/h×0.5h=25km=25000m，
由图象可知，车速为50km/h时，阻力是2000N，牵引力也是2000N，
牵引力做的功：
W₁=FS=2000N×25000m=5×10⁷J，
③蓄电池储存的电能：
W=30kW•h=1.08×10⁸J；
转化成的电能：
W₂=1.08×10⁸J×（1-80%）=2.16×10⁷J，
所以：
W_有用=W₁+W₂=5×10⁷J+2.16×10⁷J=7.16×10⁷J，
W_总=Q_放=2.3×10⁸J，
内燃机的效率：
η=(W有用)/(W总)×100%=(7.16×107J)/(2.3×108J)×100%≈31%．
故答案为：
（1）内；机械；
（2）小于；蓄电池的额定功率30kW，在使用镍氢蓄电池组时，除了转化为机械能外，还要转化为光能用来照明；
（3）①2.3×10⁸；②2000N；5×10⁷③内燃机的效率为31%；