Question

【題目】油電混合動力汽車是新型節能汽車之一．這種汽車啟動時內燃機并不工作，由動力蓄電池組通過驅動電機向車輪輸送能量；當以高速勻速行駛或動力蓄電池組儲存能量過低時，內燃機啟動，此時在向車輪輸送能量的同時也給動力蓄電池組輸送能量．如圖1是某型號混合動力汽車，總質量1200kg，每個車輪與地面接觸面積20cm2；所用的動力蓄電池組儲存的最大能量是1.0×108J．若測試人員駕駛該車在平直公路上以80km/h的測試車速勻速行駛0.5h，內燃機消耗燃油2.5kg，同時蓄電池組的能量增加了它最大儲存能量的10%；從汽車的使用說明書中知道，汽車行駛時所受阻力f和車速v的關系如圖2所示．則：
（1）該汽車靜止時對水平地面的壓強．（取g=10N/kg）；
（2）該汽車測試行駛中牽引力做了多少功？
（3）該汽車測試行駛中若燃油完全燃燒可放出多少熱量？
（4）該汽車內燃機的效率是多大？（假設燃油完全燃燒，燃油的熱值為4.6×107J/kg）

Answer 1

【答案】
（1）解：該汽車靜止時對水平地面的壓力：

F=G=mg=1200kg×10N/kg=12000N，

對水平地面的壓強：

p= = =1.5×106Pa

答：該汽車靜止時對水平地面的壓強為1.5×106Pa

（2）解：由v= 可得，汽車行駛的距離：

s=vt=80km/h×0.5h=40km=4×104m，

由圖2可知，當v=80km/h時，汽車受到的牽引力f=900N，

因汽車勻速行駛時處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，

所以，牽引力的大小F′=f=900N，

則該汽車測試行駛中牽引力做的功：

W=F′s=900N×4×104m=3.6×107J

答：該汽車測試行駛中牽引力做了3.6×107J的功

（3）解：該汽車測試行駛中若燃油完全燃燒可放出的熱量：

Q放=m′q=2.5kg×4.6×107J/kg=1.15×108J

答：該汽車測試行駛中若燃油完全燃燒可放出1.15×108J的熱量

（4）解：電池組增加的能量：

△E=10%E=10%×1.0×108J=1.0×107J，

獲得有用的能量：

W有=W+△E=3.6×107J+1.0×107J=4.6×107J，

該汽車內燃機的效率：

η= ×100%= ×100%=40%

答：該汽車內燃機的效率是40%

【解析】（1）該汽車靜止時對水平地面的壓力和自身的重力相等，根據F=G=mg求出其大小，受力面積為4個車輪與地面接觸面積之和，根據p= 求出對水平地面的壓強；（2）知道汽車行駛的速度和時間，根據s=vt求出行駛的距離，由圖2可知汽車受到的阻力，汽車勻速行駛時處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，二力大小相等，根據W=Fs求出牽引力做的功；（3）知道消耗油的質量和熱值，根據Q放=mq求出完全燃燒釋放的熱量；（4）根據效率公式求出電池組增加的能量，然后加上牽引力做的功即為有用的能量，利用η= ×100%求出該汽車內燃機的效率．
【考點精析】認真審題，首先需要了解壓強的大小及其計算(壓強的計算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強，F表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對水平面的壓強大約為20Pa）)，還要掌握功的計算(功的計算公式：W = F S；F 表示力，單位：牛( N ) ． S 表示距離，單位：米（m）W表示功， 功的單位就是牛· 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m)的相關知識才是答題的關鍵．