18.「2026安徽合肥蜀山月考，★★☆」(10分)油电混合动力汽车是新型节能汽车。这种汽车高速行驶时，内燃机启动，向车轮输送能量的同时也给动力蓄电池组充电。已知某型号混合动力汽车所用的动力蓄电池组可储存的最大电能是$1.0× 10^8$J，测试人员驾驶该车在平直公路上以70 km/h的测试车速匀速行驶24 min，内燃机消耗燃油2 kg，蓄电池组的电能增加了最大电能的10%，汽车行驶时所受阻力$f$和车速$v$的关系如图所示。则：
(1)该汽车测试行驶中消耗的燃油完全燃烧放出多少热量？
（燃油的热值为$4.6× 10^7$ J/kg）
(2)该汽车测试行驶中牵引力做了多少功？
(3)该汽车内燃机的效率是多少？(保留至0.1%)

18.解析 (1)汽车测试行驶中内燃机消耗燃油2 kg,燃油放出的热量为$Q_{放}=mq_{燃油}=2\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=9.2×10^7\ \mathrm{J}$;
(2)由图像可知,汽车以70 km/h的速度做匀速直线运动时受到的阻力为750 N,因为汽车做匀速直线运动时,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以汽车受到的牵引力$F=f=750\ \mathrm{N}$;汽车在平直公路上以70 km/h的速度匀速行驶24 min = 0.4 h,行驶的距离为$s=vt=70\ \mathrm{km/h}×0.4\ \mathrm{h}=28\ \mathrm{km}=28\ 000\ \mathrm{m}$,该汽车测试行驶中牵引力做的功为$W=Fs=750\ \mathrm{N}×28\ 000\ \mathrm{m}=2.1×10^7\ \mathrm{J}$;
(3)已知该混合动力汽车所用的动力蓄电池组可储存的最大电能是$1.0×10^8\ \mathrm{J}$,内燃机消耗燃油2 kg,蓄电池组的电能增加了最大电能的10%,则蓄电池组增加的电能为$W_1=10\%×1.0×10^8\ \mathrm{J}=1.0×10^7\ \mathrm{J}$;有效利用的能量为$W_有=W+W_1=2.1×10^7\ \mathrm{J}+1.0×10^7\ \mathrm{J}=3.1×10^7\ \mathrm{J}$;则内燃机的效率为$\eta=\frac{W_有}{Q_{放}}=\frac{3.1×10^7\ \mathrm{J}}{9.2×10^7\ \mathrm{J}}≈33.7\%$。

【分析】
本题需分三步求解：第一步利用燃料放热公式计算燃油完全燃烧放出的热量；第二步先从图像获取对应车速的阻力，结合二力平衡得牵引力，再计算行驶路程，进而求出牵引力做功；第三步明确内燃机效率是有效能量（牵引力做功+蓄电池增加的电能）与燃油放热的比值，代入数据计算效率。
【解析】
(1) 燃油完全燃烧放出的热量：
$Q_{放}=mq_{燃油}=2\ \mathrm{kg}×4.6×10^7\ \mathrm{J/kg}=9.2×10^7\ \mathrm{J}$；
(2) 由图像可知，车速为70 km/h时，汽车受到的阻力$f=750\ \mathrm{N}$，因汽车匀速行驶，牵引力与阻力是平衡力，故$F=f=750\ \mathrm{N}$；
行驶时间$t=24\ \mathrm{min}=0.4\ \mathrm{h}$，行驶路程$s=vt=70\ \mathrm{km/h}×0.4\ \mathrm{h}=28\ \mathrm{km}=28000\ \mathrm{m}$；
牵引力做的功：$W=Fs=750\ \mathrm{N}×28000\ \mathrm{m}=2.1×10^7\ \mathrm{J}$；
(3) 蓄电池增加的电能：$W_1=10\%×1.0×10^8\ \mathrm{J}=1.0×10^7\ \mathrm{J}$；
有效利用的能量：$W_{有}=W+W_1=2.1×10^7\ \mathrm{J}+1.0×10^7\ \mathrm{J}=3.1×10^7\ \mathrm{J}$；
内燃机的效率：$\eta=\frac{W_{有}}{Q_{放}}×100\%=\frac{3.1×10^7\ \mathrm{J}}{9.2×10^7\ \mathrm{J}}×100\%≈33.7\%$；
【答案】
(1) $9.2×10^7\ \mathrm{J}$；(2) $2.1×10^7\ \mathrm{J}$；(3) $33.7\%$
【知识点】
燃料的热值、功的计算、机械效率
【点评】
本题结合图像考查热值、功、效率的综合计算，关键是从图像中提取对应车速的阻力，明确内燃机效率包含牵引力做功和蓄电池充电的能量，需注意单位换算，难度中等。
【难度系数】
0.6