阅读短文,回答问题。 混合动力汽车 混合动力汽车一般是指同时装备两种动力来源--热动力源(由传统的内燃机产生)与电动力源(电池与电动机)的汽车。它既有传统汽车的发动机、变速箱、传动系统、油路、油箱,也有电动车的电池、电动机、控制电路。混合动力汽车根据有无外接充电电源可分为插电式混合动力以及非插电式混合动力两种。插电式混合动力汽车的电池容量比较大,有充电接口。如果每次都是短途行驶,有较好的充电条件,插电混合动力汽车可以不用加油,当做纯电动车使用,具有电动车的优点。而非插电式混合动力,电池容量比较小,没有充电接口,必须加油,通过发动机驱动发电机来给电池充电。 比亚迪“秦”属于插电式混合动力车。在110kW电机和发动机共同驱动下,秦的最高时速可达185km/h,0到百公里加速时间仅为6.9秒。所用的铁蓄电池组的额定电压为300V,容量为75A⋅h(蓄电池放电电流和放电时间乘积),纯电动最大续航里程为100km。 丰田的Prius属于非插电式混合动力汽车。启动时,仅依靠电动机的动力即可启动汽车,此时发动机并未启动,而进一步加速时发动机介入,此时这款混合动力系统将充分发挥发动机和电动机双方的动力,实现强劲动力;当车辆进入正常行驶状态时,系统将自动调节,均衡地使用发动机和电动机。车辆轻载行驶时,发动机向车辆提供驱动功率,同时发动机输出的多余功率驱动发电机,经功率转换器为蓄电池充电;而当车辆减速时,发动机自动停止运转,电动机作为发电机回收了部分能量,转化为电能储存在电池中,为未来驾驶提供动力。 (1)关于Prius混合动力汽车,下列说法不正确的是 ______ A.根据需要,发动机可以停止运转,单独依靠电动机行驶B.根据需要,电动机和发动机可以联合驱动提高车辆动力性C.在车辆减速、制动时,由发电机切换为电动机D.轻载行驶时,燃料的化学能主要转化为汽车行驶的动能和蓄电池储存的电能 (2)与相同功率的传统燃油车相比,非插电式混合动力汽车的油耗较 ______ (高/低),这是因为 ______ 。 (3)比亚迪“秦”的蓄电池组充满电至少要消耗 ______ kW⋅h的电能。 (4)有一辆丰田Prius在高速公路上以30m/s的速度匀速行驶,当驾驶员看到前方高速出口的标志牌时立即减速,速度由30m/s减小到20m/s,已知该车的动能E与其速度v的关系如下表所示。若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的50%,则动力蓄电池获得的电能为 ______ J。 v/ms^-1 1 2 4 10 20 E/J 6.0×10^2 2.4×10^3 9.6×10^3 6×10^4 2.4×10^5
阅读短文,回答问题。 混合动力汽车 混合动力汽车一般是指同时装备两种动力来源--热动力源$($由传统的内燃机产生$)$与电动力源$($电池与电动机$)$的汽车。它既有传统汽车的发动机、变速箱、传动系统、油路、油箱,也有电动车的电池、电动机、控制电路。混合动力汽车根据有无外接充电电源可分为插电式混合动力以及非插电式混合动力两种。插电式混合动力汽车的电池容量比较大,有充电接口。如果每次都是短途行驶,有较好的充电条件,插电混合动力汽车可以不用加油,当做纯电动车使用,具有电动车的优点。而非插电式混合动力,电池容量比较小,没有充电接口,必须加油,通过发动机驱动发电机来给电池充电。 比亚迪“秦”属于插电式混合动力车。在$110kW$电机和发动机共同驱动下,秦的最高时速可达$185km/h$,$0$到百公里加速时间仅为$6.9$秒。所用的铁蓄电池组的额定电压为$300V$,容量为$75A⋅h($蓄电池放电电流和放电时间乘积$)$,纯电动最大续航里程为$100km$。 丰田的$Prius$属于非插电式混合动力汽车。启动时,仅依靠电动机的动力即可启动汽车,此时发动机并未启动,而进一步加速时发动机介入,此时这款混合动力系统将充分发挥发动机和电动机双方的动力,实现强劲动力;当车辆进入正常行驶状态时,系统将自动调节,均衡地使用发动机和电动机。车辆轻载行驶时,发动机向车辆提供驱动功率,同时发动机输出的多余功率驱动发电机,经功率转换器为蓄电池充电;而当车辆减速时,发动机自动停止运转,电动机作为发电机回收了部分能量,转化为电能储存在电池中,为未来驾驶提供动力。 $(1)$关于$Prius$混合动力汽车,下列说法不正确的是 ______ $A.$根据需要,发动机可以停止运转,单独依靠电动机行驶$B.$根据需要,电动机和发动机可以联合驱动提高车辆动力性$C.$在车辆减速、制动时,由发电机切换为电动机$D.$轻载行驶时,燃料的化学能主要转化为汽车行驶的动能和蓄电池储存的电能 $(2)$与相同功率的传统燃油车相比,非插电式混合动力汽车的油耗较 ______ $($高$/$低$)$,这是因为 ______ 。 $(3)$比亚迪“秦”的蓄电池组充满电至少要消耗 ______ $kW⋅h$的电能。 $(4)$有一辆丰田$Prius$在高速公路上以$30m/s$的速度匀速行驶,当驾驶员看到前方高速出口的标志牌时立即减速,速度由$30m/s$减小到$20m/s$,已知该车的动能$E$与其速度$v$的关系如下表所示。若在此过程中动力蓄电池获得的电能为汽车所减少动能的$50\%$,则动力蓄电池获得的电能为 ______ $J$。 $v/ms^{-1}$ $1$ $2$ $4$ $10$ $20$ $E/J$ $6.0×10^{2}$ $2.4×10^{3}$ $9.6×10^{3}$ $6×10^{4}$ $2.4×10^{5}$
题目解答
答案
$C$;低;混合动力汽车的能量利用率较高;$2.25$;$1.5×10^{5}$
解析
混合动力汽车分为插电式和非插电式两种。插电式混合动力汽车有充电接口,电池容量较大,可以当做纯电动车使用。非插电式混合动力汽车没有充电接口,电池容量较小,必须加油,通过发动机驱动发电机来给电池充电。
步骤 2:分析Prius混合动力汽车的特点
Prius混合动力汽车在启动时,仅依靠电动机的动力即可启动汽车,进一步加速时发动机介入,实现强劲动力。在车辆进入正常行驶状态时,系统将自动调节,均衡地使用发动机和电动机。车辆轻载行驶时,发动机向车辆提供驱动功率,同时发动机输出的多余功率驱动发电机,经功率转换器为蓄电池充电。在车辆减速时,发动机自动停止运转,电动机作为发电机回收了部分能量,转化为电能储存在电池中,为未来驾驶提供动力。
步骤 3:分析非插电式混合动力汽车的油耗
与相同功率的传统燃油车相比,非插电式混合动力汽车的油耗较低,这是因为混合动力汽车的能量利用率较高,可以回收部分能量,转化为电能储存在电池中,为未来驾驶提供动力。
步骤 4:计算比亚迪“秦”的蓄电池组充满电所需的电能
比亚迪“秦”的蓄电池组的额定电压为$300V$,容量为$75A⋅h$,所以充满电所需的电能为$300V×75A⋅h=22500W⋅h=2.25kW⋅h$。
步骤 5:计算丰田Prius在减速过程中动力蓄电池获得的电能
根据表格中的数据,当速度由$30m/s$减小到$20m/s$时,汽车的动能减少了$6×10^{4}J$,所以动力蓄电池获得的电能为$6×10^{4}J×50\%=3×10^{4}J$。