《2024年5年中考3年模拟九年级物理全一册沪粤版》

13.[新素材·现代科技]阅读资料,回答以下问题。(P9303004)
放电深度对电动汽车电池寿命的影响
随着新能源技术利用的普及,电动汽车已经进入千家万户,这离不开电池技术的快速发展。众所周知,电池的使用是有寿命的,在使用过程中电池容量会不断衰减,而电池寿命的结束并非指电池的容量衰减至0%或者不能用,而是指电池总容量衰减到设计容量的80%及以下。
电池寿命可以用“循环寿命”来衡量,是指电池寿命结束前进行的100%全循环放电次数。很多因素都会影响电池的循环寿命,如电池温度、充放电电流等。有研究表明,不同的放电深度也会影响电池的循环寿命。例如,一辆电动汽车将电池电量从70%用到30%,则这次的放电深度为40%;再次使用前将电池充电到90%后,又用到30%,这次的放电深度就为60%,则这两次总共完成了1次100%全循环放电。
研究人员以不同的放电深度,对电动汽车电池进行充放电循环研究,得到了电动汽车电池100%全循环放电次数与放电深度的关系,如图所示。由图像我们不难看出,合理规划充放电策略,可以有效延长电动汽车电池的使用寿命。

(1)在电池放电的过程中,电池外部的电流方向是______________(选填“从正极到负极”或“从负极到正极”)。
(2)电池循环寿命指____________________。
(3)小东家电动汽车每天使用前都充电,电量为95%,行驶一天后电池电量为55%,每周需开车5天,则电动汽车的电池在一周的时间完成了_______次100%全循环放电。
(4)根据文章所述,下列使用策略最有利于延长电池的寿命的是_______。
A.电池用掉一点电就及时充电
B.电池用掉40%的电量时充电
C.电池用掉60%的电量时充电
D.电池用掉80%以上的电量时再充电
(5)某质量为2 t的电动汽车在行驶时能输出370 V的电压,若采用电压为3.6 V的电池包进行供电,则至少需要_______(选填“串”或“并”)联_______个电池包;充满电后能供该汽车以30 m/s的速度运行500 km,若汽车在匀速行驶时受到的阻力是总重的0.1倍,则汽车行驶过程中的功率为_______W;某家用燃油车的效率为25%,同样行驶500 km,需要消耗多少kg汽油? (g取10 N/kg,q汽油 = 4.6×10⁷ J/kg,结果保留到整数)

答案： 答案
(1)从正极到负极
(2)电池寿命结束前进行的100%全循环放电次数
(3)2
(4)B
(5)串 103 $6×10^{4}$ 87
解析
(1)在电池放电的过程中，电池外部电流的方向是从电源正极流向负极；
(2)电池寿命可以用“循环寿命”来衡量，是指电池寿命结束前进行的100%全循环放电次数；
(3)小东家电动汽车每天的放电深度为95% - 55% = 40%，每周5天的总放电深度为40%×5 = 200%，完成了2次100%全循环放电；
(4)由图知每次放电深度为40%时，电池100%全循环放电次数最多，B符合题意；
(5)因串联电路中总电压等于各部分电路电压之和，要输出370V的电压至少需要串联电压为3.6V的电池包个数$n=\frac{370\ V}{3.6\ V}\approx103$；电动汽车匀速行驶500km需要的时间：$t=\frac{s}{v}=\frac{500×10^{3}\ m}{30\ m/s}=\frac{5×10^{4}}{3}\ s$；电动汽车的重力：$G = m_{车}g = 2×10^{3}\ kg×10\ N/kg = 2×10^{4}\ N$。由二力平衡条件可得，汽车的牵引力：$F_{牵}=f = 0.1G = 0.1×2×10^{4}\ N = 2×10^{3}\ N$，电动汽车牵引力所做的功：$W = F_{牵}s = 2×10^{3}\ N×500×10^{3}\ m = 1×10^{9}\ J$，汽车行驶过程中的功率：$P=\frac{W}{t}=\frac{1×10^{9}\ J}{\frac{5×10^{4}}{3}\ s}=6×10^{4}\ W$；根据$\eta=\frac{W}{Q_{放}}$可知，汽油完全燃烧放出的热量：$Q_{放}=\frac{W}{\eta}=\frac{1×10^{9}\ J}{25\%}=4×10^{9}\ J$，则消耗汽油的质量：$m=\frac{Q_{放}}{q_{汽油}}=\frac{4×10^{9}\ J}{4.6×10^{7}\ J/kg}\approx87\ kg$。