Question

【题目】2015年4月16日，中国首创的十秒级闪充电车在宁波正式下线，如图所示。这种电车采用超级电容（一种可以直接以电能形式储存能量的设备，像蓄电池一样也有正、负两极）作为电能存储设备。这种超级电容安全环保，可反复充放电100万次以上，使用寿命长达十年。与该车相匹配的充电桩安装在各公交站点，充电粧在乘客上下车的约30s时间里即可把电充满，并可让车持续正常行驶5 km以上。在制动和下坡时，电车还可以把部分动能再转化为电能为超级电容充电。若假设这种电车的质量（满载，含乘客）为m=15t；正常匀速行驶时，电车受到的平均阻力f为车重G的0.02倍；正常匀速行驶时的速度为v=10m/s。（取g=10N/kg)求：

(1)这种电车正常匀速行驶时的功率P行。

(2)若这种电车每次充满电后持续正常行驶5km，正常匀速行驶时的效率为行=90%。试估算，每次充满电，电车从充电桩所获得的能量E。

(3)若每次给这种电车充满电须耗时t=30s。试估算，充电桩为电车充电时的输出功率P出。

(4)若按电价0.5元/kWh来计算，则每次充电需花费电费多少元？与之同样功能的燃油公交车百公里油耗约为36L，燃油价格按5.5元/L来计算，同样行驶5km需花费燃油费多少元？

Answer 1

【答案】(1) 3×104W (2) 1.67×107J (3) 5.57×105W (4) 2.32元 9.9元

【解析】解: (1)电车匀速行驶时，电车的牵引力

F=f=0.02G=0.02mg=0.02×15×103kg×10N/kg =3×103N。

电车正常匀速行驶时的功率P行=Fv=3×103N×10m/s =3×104W。

(2) 这种电车每次充满电后持续正常行驶s=5km，电车所做的功为

W=Fs=3×103N×5×103m=1.5×107J。

每次充满电，电车从充电桩所获得的能量E=W/ 行=1.67×107J。

(3)充电桩为电车充电时的输出功率P出= E/t=5.57×105W。

(4)若按电价0.5元/kWh来计算，则每次充电需花费电费

kWh×0.5元/ kWh=2.32元。

燃油公交车行驶5km需花费燃油费为5km×36L/100km×5.5元/L=9.9元。