Question

15．油電混合動力汽車有兩種動力系統(tǒng)，汽車加速，汽油機提供的動力不足時，蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為動能，使汽車加速更快，所以可以降低油耗，行駛性能優(yōu)越，而且．兩種動力系統(tǒng)也可獨立工作．某款混合動力汽車在一段平直的公路上勻速行駛，求：
（1）若汽車僅由汽油機提供動力，汽油機的效率是24%，在行駛l00km時消耗汽油12L，汽油機做的有用功是多少？（汽油的熱值為5.0×l0⁷J/L）
（2）若汽車僅由電動機提供動力，汽車同樣行駛l00km，即電動機做與第（1）問中相同的有用功時，電動機消耗的電能為50kw•h，電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是多少？
（3）請結(jié)合第（1）問和第（2）問的計算過程，比較該汽車兩種動力系統(tǒng)的百公里能耗大小，并說明能耗不同的主要原因．

Answer 1

分析 （1）已知汽油的熱值和消耗的體積，由Q_放=qV可求汽油釋放的能量，乘以效率就是汽油機做的有用功；
（2）已知汽油機做的有用功和消耗的電能，它們的比值就是電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率；
（3）由以上分析做相同的有用功時能耗大小，分析解答．

解答 解：（1）已知行駛l00km時消耗汽油12L，
汽油放出的能量，Q_放=qV=5.0×l0⁷J/L×12L=6×10⁸J，
由η₁=$\frac{{W}_{有用}}{{Q}_{放}}$，
W_有用=η₁×Q_放=24%×6×10⁸J=1.44×10⁸J；
（2）已知行駛l00km時電動機消耗的電能為50kw•h；
η₂=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{電}}$=$\frac{1.44×1{0}^{8}J}{50×3.6×1{0}^{6}J}$=80%；
（3）由第（1）問和第（2）問的計算過程，可知該汽車兩種動力系統(tǒng)的百公里能耗大小
Q_放＞W(wǎng)_電，由以上計算可知，η₁＜η₂，
能耗不同的主要原因是電動機的效率高于汽油機的效率．
答：（1）汽油機做的有用功是1.44×10⁸J；（2）電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是80%；（3）能耗不同的主要原因是電動機的效率高于汽油機的效率．

點評 本題綜合考查了熱機的效率，也是一道生活中的物理題，有其實用價值．對公式的把握和運用是基礎(chǔ)，只要讀好題，總體來說本題難度不大．