油电混合动力车刹车时的动能可以转化为电能,充到电池里,电池可以充满吗?

消耗柴油２６ｋｇ，这些柴油完全燃烧放出的热量是多少？（柴油的热值ｑ＝３.３Ｘ１０的七次方Ｊ／ｋｇ） 物理题，要步骤！
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当前普遍使用的燃油发动机汽车存在种种弊病,统计表明在占80％以上的道路条件下,一辆普通轿车仅利用了动力潜能的40％,在市区还
会跌至25％,更为严重的是排放废气污染环境.20世纪90年代以来,世界各国对改善环保的呼声日益高涨,各种各样的电动汽车脱颖而出.虽
然人们普遍认为未来是电动汽车的天下,但是目前的电池技术问题阻碍了电动汽车的应用.由于电池的能量密度与汽油相比差上百倍,远未达
到人们所要求的数值,专家估计在10年以内电动汽车还无法取代燃油发动机汽车（除非燃料电池技术有重大突破）.
现实迫使工程师们想出了一个两全其美的办法,开发了一种混合动力装置（Hybrid-ElectricVehicel,缩写HEV）的汽车.所谓混合动力装
置就是将电动机与辅助动力单元组合在一辆汽车上做驱动力,辅助动力单元实际上是一台小型燃料发动机或动力发电机组.形象一点说,就是
将传统发动机尽量做小,让一部分动力由电池-电动机系统承担.这种混合动力装置既发挥了发动机持续工作时间长,动力性好的优点,又可以
发挥电动机无污染、低噪声的好处,二者“并肩战斗”,取长补短,汽车的热效率可提高10％以上,废气排放可改善30％以上.
混合动力源电动车按照能量合成的的形式主要分为串联式(SHEV）和并联式（PHEV）两种.
串联式动力由发动机、发电机和电动机三部分动力总成组成,它们之间用串联的方式组成SHEV的动力单元系统.负荷小时由电池驱动电动
机带动车轮转动,负荷大时则由发动机带动发电机发电驱动电动机.当电动车处如启动、加速、爬坡的工况时,发动机-电动机组和电池组共同
向电动机提供电能；当电动车处低速、滑行、怠速的工况时,则由电池组驱动电动机,由发动机-发电机组向电池组充电.这种串联式电动车不
管在什么工况下,最终都要由电动机来驱动车轮.例如福特“新能级－2010”SHEV,其电池采用燃料电池,在城市市区行驶时全部由燃料电池
驱动电动机,电动机通过减速器（变速器）和驱动桥驱动车轮,达到了“零排放”要求.当高速及爬坡时,则由发动机-电动机组和燃料电池组
共同向电动机供电,驱动车轮.
并联式装置的发动机和电动机以机械能叠加的方式驱动汽车,发动机与电动机分属两套系统,可以分别独立地向汽车传动系提供扭矩,在
不同的路面上既可以共同驱动又可以单独驱动.电动机既可以作电动机又可以作发电机使用,又称为电动－发电机组.由于没有单独的发电机
,发动机可以直接通过传动机构驱动车轮,因此该装置更接近传统的汽车驱动系统,得到比较广泛的应用.例如大众汽车公司的高尔夫PHEV,
发动机通过离合器1带动电动－发电机,输出扭力再通过另一边离合器2驱动车辆行驶.静止启动时,电池向电动－发电机供电,此时电动－
发电机就是发动机的起动机.发动机启动后,发动机一方面作为车辆单独的动力源驱动车轮,另一方面又带动电动－发电机发电向电池充电,
此时与传统汽车一样.在市区行驶时,发动机关闭,离合器1脱开,离合器2接合,电池做为唯一能源向电动机供电,由电动机取代发动机驱
动车轮.当电动车需要高速或高负荷时,发动机启动离合器1闭合,发动机与电动－发电机系统组成复合驱动形式,以最大功率驱动车辆.
混合动力汽车在发达国家已经日益成熟,有些已经进入实用阶段.由于构造复杂,成本较高,在电动汽车时代到来之前,混合动力型汽车
只是一种过渡产品.

柴油完全燃烧放出的热量：
Q _放 =mq=26kg×3.3×10 ⁷ J/kg=8.58×10 ⁸ J．
答：26kg柴油完全燃烧放出的热量是8.58×10 ⁸ J．

Q放=mq=26kg×3.3×107J/kg=8.85×108J。

解题思路：（1）已知柴油质量26kg，柴油的热值q=3.3×10⁷J/kg，根据Q_放=mq可求出柴油完全燃烧放出的热量；
（2）比热容是物质的特性，已知金属块的质量500g，初温20℃，末温100℃，吸收的热量是1.84×10⁴J，根据Q_吸=cm（t-t₀）变形可求出金属块比热容，然后判断物质种类．

（1）柴油完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=0.5kg×3.3×10⁷J/kg=1.65×10⁷J；
（2）根据Q_吸=cm（t-t₀）变形得：
金属块比热容，c=
Q吸
m(t−t0)=
1.84×104J
0.5kg×(100℃−20℃)=0.46×10³J/（kg•℃）．
通过表中数据可知，该金属块可能是铁．

点评：
本题考点： 热量的计算；燃料的热值．

考点点评： 本考查了燃料的热值及比热容的概念，知道比热容是物质的特性，可以鉴别物质，属于基本内容．

解题思路：首先根据Q=mq求出燃油燃烧放出的热量；电动车正常行驶时消耗的电能W_电池=UIt，再根据W_充电=10%W_电池求出动力蓄电池组充电增加的电能；根据公式v=[s/t]求出行驶距离，根据W=Fs求出汽车克服阻力做功，最后根据η=

W有用

Q

求出汽车的效率．

燃油完全燃烧放出的热量：
Q=qm=4.6×10⁷J/kg×3.5 kg=1.61×10⁸J，
电动车正常行驶时消耗的电能：W_电池=UIt=300V×1A×100×3600s=1.08×10⁸J，
动力蓄电池组充电增加的电能：
W_充电=10%×W_电池=10%×1.08×10⁸J=1.08×10⁷J，
由图象可知，汽车以90km/h的速度匀速行驶时所受阻力：f=1200N，
∵v=[s/t]，
∴汽车匀速行驶通过的距离：
s=vt=90km/h×0.5h=45km=4.5×10⁴m，
汽车克服阻力做的有用功：
W=Fs=fs=1200N×4.5×10⁴m=5.4×10⁷J，
汽车内燃机的效率是：
η=
W充电+W
Q=
1.08×107J+5.4×107J
1.61×108J≈40.2%．
答：该汽车内燃机的效率是40.2%．

点评：
本题考点： 有关热机的计算．

考点点评： 此题主要考查的是学生对热值、有用功、速度、总功、机械效率计算公式的理解和掌握，综合性很强，难度较大，从图象和表格中找出有用的数据是解决此题的关键．