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）内燃机是热机的一种，是将热能转化为机械能的机器；
（2）在使用镍氢蓄电池组时，消耗电能除了通过电动机转化为机械能外，还要照明等，据此分析回答；
（3）①已知燃油的质量5kg，燃油的热值为4.6×107J/kg，根据Q放=mq可求出燃油放出的热量；
②由图象可知，车速为50km/h时，阻力是2000N，牵引力也是2000N，由速度50km/h和时间0.5h，根据S=Vt求出距离，根据W=FS求出做的功；
③已知蓄电池组储存的电能由最大值的80%增加到最大值，可求出转化成的电能，这样被有效利用的能量为做的功和转化成的电能之和，最后根据η= 求出内燃机的效率．
【解析】

（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=×100%=×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%；