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图(a)是某款油电混合动力汽车,同时装备两种动力来源——热动力源(内燃机)与电动力源(电池与电动机)。混合动力汽车主要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,也可以充当发电机,汽车启动时内燃机不工作,由蓄电池为电动机供电提供动力,当汽车需要高速行驶或电池电量过低时,改由内燃机工作,为汽车提供动力,同时能通过电机给蓄电池充电。(1)油电混合动力汽车高速行驶时动力系统没有用到图(c)中哪幅图蕴含的物理知识?______ (填字母);
(2)如图(b)所示是四缸汽油机一个汽缸工作循环的四个冲程,工作循环的顺序是______ ,其中涉及能量转化的有______ ,如该内燃机飞轮转动速度为3600r/min,则每秒完成做功______ 次;
(3)如果测试员驾驶该汽车时是完全由汽油机提供动力,汽车与驾驶员的总质量为4000kg,汽车在平直公路上以90km/h的速度匀速直线行驶了1h,消耗汽油10L,汽车所受的阻力是总重力的0.2倍。则:完全燃烧10L汽油放出的热量为______ J;汽车的牵引力为______ N。(q汽油=4.6×107J/kg,ρ汽油=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
图(a)是某款油电混合动力汽车,同时装备两种动力来源——热动力源(内燃机)与电动力源(电池与电动机)。混合动力汽车主要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,也可以充当发电机,汽车启动时内燃机不工作,由蓄电池为电动机供电提供动力,当汽车需要高速行驶或电池电量过低时,改由内燃机工作,为汽车提供动力,同时能通过电机给蓄电池充电。(1)油电混合动力汽车高速行驶时动力系统没有用到图(c)中哪幅图蕴含的物理知识?
(2)如图(b)所示是四缸汽油机一个汽缸工作循环的四个冲程,工作循环的顺序是
(3)如果测试员驾驶该汽车时是完全由汽油机提供动力,汽车与驾驶员的总质量为4000kg,汽车在平直公路上以90km/h的速度匀速直线行驶了1h,消耗汽油10L,汽车所受的阻力是总重力的0.2倍。则:完全燃烧10L汽油放出的热量为
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更新时间:2022-05-01 21:10:05
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旋转活塞式内燃机
燃烧室内产生的高温高压燃气推动活塞旋转以产生动力的内燃机. 是由德国工程师汪克尔研制成功的一种新型内燃机.它的外形如图甲、内部主要结构如图乙.圆形汽缸内的三角形转子(即活塞)将汽缸分为三个工作室(汽缸).跟活塞往复式内燃机一样一个工作循环有四个工作过程.
吸气过程:如图丙,转子为顺时针方向旋转,当扫气条扫过进气口之前,随着转子的运动,工作室的容积会越来越大,使汽缸内气压变小,汽缸进气,当扫气条扫过进气口以后,进气停止;压缩冲程:随着转子的继续运动,汽缸内的体积会越来越小,气体被压缩,此时火花塞点火;加热过程:当汽缸容积小到接近临界值时,火花塞点火,引燃缸内混合气体,气体急速膨胀,推动转子继续顺时针方向转动,随后汽缸容积变大,当扫气条运动到排气口时,做功完成;扫气条扫过排气口以后,排气口与汽缸相通,此时开始排气冲程,转子仍然顺时针方向运动,汽缸容积变小,将缸内废气排出.该工作室完成一个完整的循环过程.图中虽只列出了一个工作室的工作过程,实际上在转子转动一周的过程中,三个工作室均完成了一个工作循环.就意味着输出轴每转动一周,对外要做功三次.由于摆脱了活塞的往复运动,直接把燃烧产生的内能转换成了旋转能量.省去了曲轴连杆机构,使内燃机结构紧凑、轻巧、功率大、运行平稳,有利于高速化.
(1)旋转活塞式内燃机是通过_____ 方式改变内能;
(2)如图丁,汽缸内a、b、c三个工作室分别处于不同的工作过程,分别是( )
(3)如果一台旋转活塞式内燃机的转速为9000转/分,1秒内对外做功 _____ 次;
(4)与传统的活塞往复式内燃机相比,旋转活塞式内燃机的转速较_____ (快/慢);
(5)活塞式内燃机是提供动力的机械,实际启动时_____ (需要/不需要)外力.
旋转活塞式内燃机
燃烧室内产生的高温高压燃气推动活塞旋转以产生动力的内燃机. 是由德国工程师汪克尔研制成功的一种新型内燃机.它的外形如图甲、内部主要结构如图乙.圆形汽缸内的三角形转子(即活塞)将汽缸分为三个工作室(汽缸).跟活塞往复式内燃机一样一个工作循环有四个工作过程.
吸气过程:如图丙,转子为顺时针方向旋转,当扫气条扫过进气口之前,随着转子的运动,工作室的容积会越来越大,使汽缸内气压变小,汽缸进气,当扫气条扫过进气口以后,进气停止;压缩冲程:随着转子的继续运动,汽缸内的体积会越来越小,气体被压缩,此时火花塞点火;加热过程:当汽缸容积小到接近临界值时,火花塞点火,引燃缸内混合气体,气体急速膨胀,推动转子继续顺时针方向转动,随后汽缸容积变大,当扫气条运动到排气口时,做功完成;扫气条扫过排气口以后,排气口与汽缸相通,此时开始排气冲程,转子仍然顺时针方向运动,汽缸容积变小,将缸内废气排出.该工作室完成一个完整的循环过程.图中虽只列出了一个工作室的工作过程,实际上在转子转动一周的过程中,三个工作室均完成了一个工作循环.就意味着输出轴每转动一周,对外要做功三次.由于摆脱了活塞的往复运动,直接把燃烧产生的内能转换成了旋转能量.省去了曲轴连杆机构,使内燃机结构紧凑、轻巧、功率大、运行平稳,有利于高速化.
(1)旋转活塞式内燃机是通过
(2)如图丁,汽缸内a、b、c三个工作室分别处于不同的工作过程,分别是
A.吸气、压缩、做功 | B.吸气、压缩、排气 |
C.压缩、做功、排气 | D.吸气、做功、排气 |
(4)与传统的活塞往复式内燃机相比,旋转活塞式内燃机的转速较
(5)活塞式内燃机是提供动力的机械,实际启动时
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【推荐2】阅读下面短文并回答问题
图甲是一种环保混合动力实验汽车。该混合动力汽车启动时,内燃机不工作,车内蓄电池输出能量;当高速行驶或蓄电池储存电能过低时,内燃机启动,既可以向车轮输出能量,同时又可以向蓄电池充电;当车辆需要全力加速时,内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池,当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h,观察仪表盘,发现这段时间内燃机消耗燃油10kg,蓄电池储存的能量由最大值的30%增大至最大值的80%。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图乙所示,汽车的某些参数如下表所示。(燃油热值q=4.0×107J/kg)
(1)该混合动力汽车的内燃机是一台单缸四冲程汽油机,若飞轮转速是2400r/min,则每秒对外做功______ 次;测试过程中汽车行驶时的牵引力大小为______ N。
(2)“吨百公里能耗”是衡量新能源汽车的一项重要指标。“J/(100km·t)”是指车辆消耗的总能量与行驶路程和车辆总质量(可近似看作是整车质量)乘积的比值。则该车在测试过程中的吨百公里能耗为______ J/(100km·t),汽车的能量利用率为 ______ 。
(3)在汽车的测试过程中,若只用蓄电池提供动力且假设电能全部转化为机械能。
①该车在电池充满电的情况下以25km/h最多可行驶_______ km。
②该车所能达到的最大速度为_______ km/h。
混合动力汽车
图甲是一种环保混合动力实验汽车。该混合动力汽车启动时,内燃机不工作,车内蓄电池输出能量;当高速行驶或蓄电池储存电能过低时,内燃机启动,既可以向车轮输出能量,同时又可以向蓄电池充电;当车辆需要全力加速时,内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量。为了保护蓄电池,当电池使用到剩下最大容量的20%停止供电。测试人员驾驶该车在平直公路上以50km/h的速度匀速行驶1h,观察仪表盘,发现这段时间内燃机消耗燃油10kg,蓄电池储存的能量由最大值的30%增大至最大值的80%。该车行驶时所受阻力f和车速v的关系如图乙所示,汽车的某些参数如下表所示。(燃油热值q=4.0×107J/kg)
电机 | 输出最大功率/kW | 40 |
电池 | 输出电压/V | 300 |
最大容量/J | 1.0×108 | |
整车 | 质量/t | 1 |
(2)“吨百公里能耗”是衡量新能源汽车的一项重要指标。“J/(100km·t)”是指车辆消耗的总能量与行驶路程和车辆总质量(可近似看作是整车质量)乘积的比值。则该车在测试过程中的吨百公里能耗为
(3)在汽车的测试过程中,若只用蓄电池提供动力且假设电能全部转化为机械能。
①该车在电池充满电的情况下以25km/h最多可行驶
②该车所能达到的最大速度为
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生产的发展需要强大的动力17世纪,人类发明了热机,最早的热机是蒸汽机,在锅炉里把水烧成水蒸气,水蒸气在气缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用…
交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是,内燃机应运而生,内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的,柴油机是1892年发明的。内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤,不但轻便,效率也提高了…
早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始,飞机上越来越多的使用喷气发动机,它向后高速喷出气体,从而获得前进的动力。在功率相同时,喷气发动机比内燃机更轻便…
根据材料内容,请在答题卡上回答下列问题:
(1)在功率相同时,喷气发动机、内燃机、蒸汽机的质量大小依次___________ (选填“增大”或“减小”);
(2)在结构上柴油机的顶部是喷油嘴,汽油机的顶部是___________ ;
(3)汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能,内能再转化为___________ ;
(4)现代火箭用液态氢作为燃料,是因为液态氢具有较大的___________ 。
从火车到火箭
生产的发展需要强大的动力17世纪,人类发明了热机,最早的热机是蒸汽机,在锅炉里把水烧成水蒸气,水蒸气在气缸里推动活塞做功。原始的蒸汽机不便于使用…
交通运输的发展迫切需要轻便的热机。于是,内燃机应运而生,内燃机分为汽油机、柴油机两大类。汽油机是1876年发明的,柴油机是1892年发明的。内燃机行驶时不需要携带很多的水和煤,不但轻便,效率也提高了…
早期的飞机是由内燃机提供动力的。从上世纪40年代开始,飞机上越来越多的使用喷气发动机,它向后高速喷出气体,从而获得前进的动力。在功率相同时,喷气发动机比内燃机更轻便…
根据材料内容,请在答题卡上回答下列问题:
(1)在功率相同时,喷气发动机、内燃机、蒸汽机的质量大小依次
(2)在结构上柴油机的顶部是喷油嘴,汽油机的顶部是
(3)汽油机工作过程中燃料的化学能先转化为内能,内能再转化为
(4)现代火箭用液态氢作为燃料,是因为液态氢具有较大的
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【推荐1】阅读短文,回答问题。
混合动力汽车
2021年1月,比亚迪汽车发布了一种新架构的汽车动力平台“DM-i超级混动系统”,将电动汽车驾驶平顺、动力足与燃油车补能快的优点进行了有机结合,有效地弥补了电动车充电补能慢的缺点。更重要的是,这套动力系统在正常行驶时直接将亏电(电量不足)下的油耗做到了百公里4.0L,发动机效率为40%,在节能上迈进了一大步,堪称新能源车的又一先锋。
该动力系统的汽车,在电池电量充足的情况下,电池为电动机供电。当电池电量不足时,系统便启动发动机带动发电机对电池进行充电。储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,直至汽车停止的过程中,通过发电机将动能转化为电能的效率。
(1)该车在刹车时实现动能回收进行发电,此时是将___________ 能转化为电能,应用了 ___________ 现象;
(2)汽车上坡时,将挡位切换为低速挡,以减小行驶的速度,这样做的目的是______ ;
A.增大能耗效率
B.省电
C.减小摩擦力
D.增大爬坡的牵引力
(3)汽车在亏电时正常匀速行驶100km,汽油完全燃烧放出的能量为______ J,在此过程中所受阻力为400N,则汽车克服阻力所做的功为 ______ J,如剩余能量则用于为电池充电,则电池所增加的电能为 ______ J;(汽油密度取0.7×103kg/m3,汽油热值取4.5×107J/kg)
(4)在测试储能效率中,先让汽车正常行驶,然后关闭发动机,分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下,汽车通过的路程s与对应的速度大小v,计算出动能Ek,画出Ek随s变化的图像如图甲所示。则图甲中表示开启再生制动器的图线是___________ ,在本次测试过程中的储能效率为 ___________ ;
(5)小明设计了如图乙的车速提醒电路,R为定值电阻,Rv的阻值随车速的变化而改变。当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快,需要减速。图丙是Rv的阻值与车速关系的图像。图丁是车速从0加速到100km/h过程中,Rv消耗的电功率随电流变化的图像。则图丙中图线与纵坐标相交点的电阻值是___________ Ω。当车速达到75km/h时,此时电压表的示数为 ___________ V。
混合动力汽车
2021年1月,比亚迪汽车发布了一种新架构的汽车动力平台“DM-i超级混动系统”,将电动汽车驾驶平顺、动力足与燃油车补能快的优点进行了有机结合,有效地弥补了电动车充电补能慢的缺点。更重要的是,这套动力系统在正常行驶时直接将亏电(电量不足)下的油耗做到了百公里4.0L,发动机效率为40%,在节能上迈进了一大步,堪称新能源车的又一先锋。
该动力系统的汽车,在电池电量充足的情况下,电池为电动机供电。当电池电量不足时,系统便启动发动机带动发电机对电池进行充电。储能效率是指汽车正常行驶时关闭发动机,直至汽车停止的过程中,通过发电机将动能转化为电能的效率。
(1)该车在刹车时实现动能回收进行发电,此时是将
(2)汽车上坡时,将挡位切换为低速挡,以减小行驶的速度,这样做的目的是
A.增大能耗效率
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(3)汽车在亏电时正常匀速行驶100km,汽油完全燃烧放出的能量为
(4)在测试储能效率中,先让汽车正常行驶,然后关闭发动机,分别测出开启和关闭再生制动器两种情况下,汽车通过的路程s与对应的速度大小v,计算出动能Ek,画出Ek随s变化的图像如图甲所示。则图甲中表示开启再生制动器的图线是
(5)小明设计了如图乙的车速提醒电路,R为定值电阻,Rv的阻值随车速的变化而改变。当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快,需要减速。图丙是Rv的阻值与车速关系的图像。图丁是车速从0加速到100km/h过程中,Rv消耗的电功率随电流变化的图像。则图丙中图线与纵坐标相交点的电阻值是
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【推荐2】阅读短文,回答文后问题。
化石燃料的广泛应用加快了人类文明的进程,但同时也污染了环境。因为大量燃烧化石燃料使大气中CO2浓度增加,引起温室效应而导致全球变暖。人们意识到环境保护的重要性,开始从各个方面着手减少碳排放。
船舶航行大多使用柴油发动机,航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比。降低航速可以大大减小航行阻力,发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小,从而减少燃油消耗。但航速不是越小越好,因为船舶航行过程中除了推进设备,还有其他辅助设备工作,需要发动机做功。航速减小后,一段航程所需的航行时间就会延长,虽然推进功减少,但辅助功增加了。发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分。航速优化就是要找到适合的航速,使发动机做的总功减少,达到节能减排的目的。
(1)在柴油发动机的工作循环中,排出CO2气体的冲程是_________ ;
(2)若船舶以速度v匀速直线航行,航行时受到的阻力为f=kv2(k为常量)。则理想情况下,推进功率和速度的关系为P推=_________ ;
(3)某船舶航行时,每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示,柴油发动机的效率为40%,柴油的热值为4.3×107J/kg,以8m/s航速航行43公里需要消耗柴油_________ kg;
(4)第一次工业革命时期,蒸汽机登上了人类历史的舞台,由于燃料在气缸外燃烧,蒸汽机的效率只有5%,蒸汽机主要采用的焦炭(煤),焦炭的热值为3.2×107J/kg,随着科技的发展核能走进了人类文明,lg铀裂变产生的能量约为2.5t的焦炭完全燃烧放出的热量。如果(3)中船舶以6m/s的航速,采用蒸汽机驱动,焦炭做为燃料航行40000km,消耗的焦炭完全燃烧放出的热量相当与_________ kg的铀裂变产生的能量。
航速优化
化石燃料的广泛应用加快了人类文明的进程,但同时也污染了环境。因为大量燃烧化石燃料使大气中CO2浓度增加,引起温室效应而导致全球变暖。人们意识到环境保护的重要性,开始从各个方面着手减少碳排放。
船舶航行大多使用柴油发动机,航行时受到的阻力通常和航行速度的平方成正比。降低航速可以大大减小航行阻力,发动机对推进设备做功的功率即推进功率就会大大减小,从而减少燃油消耗。但航速不是越小越好,因为船舶航行过程中除了推进设备,还有其他辅助设备工作,需要发动机做功。航速减小后,一段航程所需的航行时间就会延长,虽然推进功减少,但辅助功增加了。发动机要做的功包括推进功和辅助功两部分。航速优化就是要找到适合的航速,使发动机做的总功减少,达到节能减排的目的。
(1)在柴油发动机的工作循环中,排出CO2气体的冲程是
(2)若船舶以速度v匀速直线航行,航行时受到的阻力为f=kv2(k为常量)。则理想情况下,推进功率和速度的关系为P推=
(3)某船舶航行时,每公里航程的推进功、辅助功和航速的关系如图所示,柴油发动机的效率为40%,柴油的热值为4.3×107J/kg,以8m/s航速航行43公里需要消耗柴油
(4)第一次工业革命时期,蒸汽机登上了人类历史的舞台,由于燃料在气缸外燃烧,蒸汽机的效率只有5%,蒸汽机主要采用的焦炭(煤),焦炭的热值为3.2×107J/kg,随着科技的发展核能走进了人类文明,lg铀裂变产生的能量约为2.5t的焦炭完全燃烧放出的热量。如果(3)中船舶以6m/s的航速,采用蒸汽机驱动,焦炭做为燃料航行40000km,消耗的焦炭完全燃烧放出的热量相当与
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【推荐3】油电混动汽车全力加速时,内燃机、蓄电池可以同时向车轮输出能量;当车辆快速行驶或蓄电池储存电能过低时,只有内燃机工作,既向车轮输出能量,又给蓄电池充电,从而提高能量利用率(能量利用率指有效利用能量占全部能量的百分比)。某次测试人员驾驶一辆油电混动汽车在平直公路上匀速行驶100km,消耗燃油10kg,行驶时汽车牵引力恒为2000N。此过程中,蓄电池储存的能量由满电的30%增大至满电的70%。其蓄电池参数如表所示。
(1)油电混动汽车快速行驶时,给汽车提供动力的是四冲程内燃机的______ 冲程;电动机的工作原理是磁场对通电导体有______ 的作用;
(2)根据表格提供的参数可知该蓄电池充满电后储存的电能是多少_________ ?
(3)该油电混动汽车在测试过程中的能量利用率是多少__________ ?(q燃油=4.0×107J/kg)
蓄电池参数 | |
电压/V | 500 |
容量/() | 50 |
(2)根据表格提供的参数可知该蓄电池充满电后储存的电能是多少
(3)该油电混动汽车在测试过程中的能量利用率是多少
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