17. (2026·宁波市慈溪中学期中)纯电动汽车对降低碳排放有突出贡献,我国制定多项政策大力发展电动汽车。已知某品牌的一款电动汽车(图甲)的参数如表:

(1)为延长电池使用寿命,通常剩余电量为20%时充电较为合适。则该车充满电后,最佳续航里程是多少百公里?(结果保留整数)
(2)在额定功率下,该车以最高时速行驶时产生的牵引力为多少?
(3)在未来,电动汽车可在光伏路面移动充电(图乙),充电垫发出高频电磁波,被汽车底盘上的装置接收,为电池充电。如图丙所示,一辆电量不足的汽车以速度$v$匀速通过充电区域,其长$s_1$为100米,接收装置转化电磁波能量为电能的功率$P_0$为1 000千瓦,忽略汽车在充电过程中损耗的能量。两段充电区域的间距$s_2$为10千米,电池消耗的电能全部用于维持汽车行驶,所受阻力为1 000牛。为使汽车能顺利到达下一充电区域,求其在充电时速度的最大值。

(1)为延长电池使用寿命,通常剩余电量为20%时充电较为合适。则该车充满电后,最佳续航里程是多少百公里?(结果保留整数)
(2)在额定功率下,该车以最高时速行驶时产生的牵引力为多少?
(3)在未来,电动汽车可在光伏路面移动充电(图乙),充电垫发出高频电磁波,被汽车底盘上的装置接收,为电池充电。如图丙所示,一辆电量不足的汽车以速度$v$匀速通过充电区域,其长$s_1$为100米,接收装置转化电磁波能量为电能的功率$P_0$为1 000千瓦,忽略汽车在充电过程中损耗的能量。两段充电区域的间距$s_2$为10千米,电池消耗的电能全部用于维持汽车行驶,所受阻力为1 000牛。为使汽车能顺利到达下一充电区域,求其在充电时速度的最大值。
答案
17. (1)200公里 (2)600 N (3)10 m/s
解析:(1)由表中信息和题意可知,磷酸铁锂电池总电量为$40\ \mathrm{kW·h}$,百公里能耗为$12\ \mathrm{kW·h}$,为延长电池使用寿命,通常剩余电量为20%时充电较为合适,则该车充满电后,最多消耗的电能$W_0=(1-20\%)×40\ \mathrm{kW·h}=32\ \mathrm{kW·h}$,最佳续航里程$s=\frac{32\ \mathrm{kW·h}}{12\ (\mathrm{kW·h})/\mathrm{百公里}}≈200\ \mathrm{公里}$。
(2)根据$P=Fv$可知在额定功率下,该车以最高时速行驶时产生的牵引力$F=\frac{P}{v}=\frac{20×1\ 000\ \mathrm{W}}{\frac{120}{3.6}\ \mathrm{m/s}}=600\ \mathrm{N}$。
(3)由题知,两段充电区域的间距$s_2$为10 km,电池消耗的电能全部用于维持汽车行驶,所受阻力为1 000 N,则电动汽车匀速行驶距离$s_2$,所消耗的电能$W=fs_2=1\ 000\ \mathrm{N}×10\ 000\ \mathrm{m}=1×10^7\ \mathrm{J}$,则充电过程中获得的电能$W'=W=1×10^7\ \mathrm{J}$,由公式$W'=P_0 t=P_0 \frac{s_1}{v_m}$可得,电动汽车在通过此段充电区域时的最大速度$v_m=\frac{P_0 s_1}{W'}=\frac{1\ 000×10^3\ \mathrm{W}×100\ \mathrm{m}}{1×10^7\ \mathrm{J}}=10\ \mathrm{m/s}$,即汽车在充电时速度的最大值10 m/s。
解析:(1)由表中信息和题意可知,磷酸铁锂电池总电量为$40\ \mathrm{kW·h}$,百公里能耗为$12\ \mathrm{kW·h}$,为延长电池使用寿命,通常剩余电量为20%时充电较为合适,则该车充满电后,最多消耗的电能$W_0=(1-20\%)×40\ \mathrm{kW·h}=32\ \mathrm{kW·h}$,最佳续航里程$s=\frac{32\ \mathrm{kW·h}}{12\ (\mathrm{kW·h})/\mathrm{百公里}}≈200\ \mathrm{公里}$。
(2)根据$P=Fv$可知在额定功率下,该车以最高时速行驶时产生的牵引力$F=\frac{P}{v}=\frac{20×1\ 000\ \mathrm{W}}{\frac{120}{3.6}\ \mathrm{m/s}}=600\ \mathrm{N}$。
(3)由题知,两段充电区域的间距$s_2$为10 km,电池消耗的电能全部用于维持汽车行驶,所受阻力为1 000 N,则电动汽车匀速行驶距离$s_2$,所消耗的电能$W=fs_2=1\ 000\ \mathrm{N}×10\ 000\ \mathrm{m}=1×10^7\ \mathrm{J}$,则充电过程中获得的电能$W'=W=1×10^7\ \mathrm{J}$,由公式$W'=P_0 t=P_0 \frac{s_1}{v_m}$可得,电动汽车在通过此段充电区域时的最大速度$v_m=\frac{P_0 s_1}{W'}=\frac{1\ 000×10^3\ \mathrm{W}×100\ \mathrm{m}}{1×10^7\ \mathrm{J}}=10\ \mathrm{m/s}$,即汽车在充电时速度的最大值10 m/s。
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