2015年4月16日，中国南车株洲电力机车有限公司全球首创的十秒级闪充超级电容储能式现代电车在宁波生产基地正式下线，如图所示．这种电车采用超级电容作为电能存储设备，这种超级电容

Question

2015年4月16日，中国南车株洲电力机车有限公司全球首创的十秒级闪充超级电容储能式现代电车在宁波生产基地正式下线，如图所示．这种电车采用超级电容作为电能存储设备，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，充电桩在乘客上下车的约30s时间里即可把电充满，并可让电车持续正常行驶5km以上．在制动和下坡时，电车还可以把一部分动能再转化为电能为超级电容充电．
若这种电车的质量（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）这种电车满载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，满载正常匀速行驶时的效率为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．

Answer 1

（1）电车的重力G=mg=15×10³kg×10N/kg=1.5×10⁵N，
阻力f=0.02G=0.02×1.5×10⁵N=3×10³N，
电车匀速行驶，则牵引力F=f=3×10³N，
电车正常匀速行驶时的功率P=(W)/(t)=(Fs)/(t)=Fv=3×10³N×10m/s=3×10⁴W；
（2）电车正常匀速行驶5km时，W_有用=Fs=3×10³N×5×10³m=1.5×10⁷J，
由η=(W有用)/(W总)可知，消耗的电能：W_电=(W有用)/(η)=(1.5×107J)/(90%)=1.67×10⁷J；
（3）充电桩为电车充电时的输出功率为P_输出=(W电)/(t)=(1.67×107J)/(30s)=5.57×10⁵W．
答：（1）这种电车满载正常匀速行驶时的功率P为3×10⁴W．
（2）每次充满电，电车从充电桩所获得的能量E为1.67×10⁷J．
（3）充电桩为电车充电时的输出功率P_出为5.57×10⁵W．