【题目】电动汽车在行驶过程中,消耗电池能量对外做功使汽车前进。汽车安装的电池常用两个物理量衡量其性能,见下表:
物理量 | 定义 | 单位 |
电池容量 | 电池存储电量的多少 | mAh |
电池的能量密度ρ | 单位质量携带电能的多少 | Wh/kg |
某质量m=0.056kg的电池以恒定电流放电时,端电压与流过电池电量的关系如下图所示。电池容量检测系统在电压为4V时显示剩余电量100%,电压为3V时显示剩余电量0%。通过计算机测得曲线与电量轴所围的面积约为7000V·mAh。
(1)该曲线与电量轴所围面积的物理意义是什么?
(2)该电池的能量密度ρ是多少?
(3)在放电过程中剩余电量从100%到80%用了时间t,由图像推测剩余电量从50%到30%约要多少时间?
(4)某电动汽车除电池外总质量为M,配上质量为m、能量密度为ρ的电池,单次充电后可以在水平路面行驶距离s(s较长,近似认为全程匀速行驶),行驶中所受阻力与总质量成正比,比例系数为k。假设电池能量的用来对外做功使汽车前进,写出汽车行驶距离s的表达式。为提升电动车单次充电行驶最大距离,国家大力支持研发提高电池的能量密度,而不是仅靠增加车上电池质量,请通过分析说明原因。