Question

【題目】新能源純電動(dòng)汽車因其環(huán)保、節(jié)能、高效、維護(hù)方便等諸多優(yōu)勢(shì)，已逐步成為深圳人日常使用的重要交通工具之一。民族企業(yè)BYD在新能源汽車的研究方面一直引領(lǐng)世界，圖為比亞迪宋EV500純電動(dòng)車，若該車和車內(nèi)乘客的總質(zhì)量為2.4×103kg，當(dāng)該車在水平路面上以25m/s的速度勻速行駛時(shí)，它受到的阻力約等于人和車總重的0.02倍，此時(shí)電池組加在電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為320V，通過電動(dòng)機(jī)的電流為60A。若連接導(dǎo)線的電阻不計(jì)，傳動(dòng)裝置消耗的能量不計(jì)，求：（g取10N/kg）

(1)該電動(dòng)汽車將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率；

(2)該電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)線圈的電阻；

(3)在未來，電動(dòng)汽車可在光伏路面移動(dòng)充電（圖甲），當(dāng)汽車經(jīng)過充電區(qū)域時(shí)，充電墊發(fā)出高頻電磁波，汽車底盤上的接受裝置將電磁波能量轉(zhuǎn)化為電能為電池充電。一輛電量不足的汽車，以速度v勻速通過充電區(qū)域（圖乙），已知充電區(qū)域長(zhǎng)度S1為100m，兩段充電區(qū)域之間距離S2為10km，由于S1遠(yuǎn)小于S2，忽略汽車在充電過程中消耗的電能；接收裝置接受到的電磁波功率P0為5000kW，它將電磁波能量轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)在電池中的效率為20%，汽車行駛時(shí)受到的阻力為1000N。若汽車電池消耗電能全部用于維持汽車行駛，為了使汽車能順利到達(dá)下一段充電區(qū)域，汽車在充電時(shí)速度不能大于多少m/s？

Answer 1

【答案】(1) 62.5%；(2) 2Ω；(3)10

【解析】

(1)該車和車內(nèi)乘客的總重力

電動(dòng)汽車在水平路面上勻速行駛，則汽車受到的牽引力

汽車勻速行駛牽引力做功的功率

電動(dòng)汽車行駛消耗的電功率

則該電動(dòng)車將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率

該電動(dòng)汽車將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率62.5%。

(2)電動(dòng)機(jī)線圈的發(fā)熱功率為

根據(jù)可得：線圈的電阻

該電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)線圈的電阻2Ω。

(3)由題知，接收裝置接受到的電磁波功率P0為5000kW，它將電磁波能量轉(zhuǎn)化為電能并存儲(chǔ)在電池中，效率為20%，由得，電磁波能量轉(zhuǎn)化為電能的功率

因?yàn)槠�車勻速行駛，根�?jù)二力平衡條件可知，牽引力

汽車在兩段充電區(qū)域內(nèi)牽引力做的功

由題意知，汽車電池消耗電能

汽車電池的充電時(shí)間

則汽車在充電時(shí)的最大行駛速度

汽車在充電時(shí)速度不能大于10m/s。

答：(1)該電動(dòng)汽車將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率62.5%。

(2) 該電動(dòng)汽車電動(dòng)機(jī)線圈的電阻2Ω。

(3)汽車在充電時(shí)速度不能大于10m/s。