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2015年4月16日,全球首创超级电容储能式现代电车在中国宁波基地下线,如图1所示。这种电车没有传统无轨电车的“长辫子”和空中供电网,没有尾气排放,乘客上下车的几十秒内可充满电并行驶几公里,刹车和下坡...
题目内容:
2015年4月16日,全球首创超级电容储能式现代电车在中国宁波基地下线,如图1所示。这种电车没有传统无轨电车的“长辫子”和空中供电网,没有尾气排放,乘客上下车的几十秒内可充满电并行驶几公里,刹车和下坡时可把部分动能转化成电能回收储存再使用。
(1)图2所示为超级电容器充电过程简化电路图,已知充电电源的电动势为E,电路中的电阻为R。图3是某次充电时电流随时间变化的i-t图像,其中I0、T0均为已知量。
a.类比是一种常用的研究方法,对于直线运动,我们学习了用v-t图像求位移的方法。请你借鉴此方法,根据图3所示的i-t图像,定性说明如何求电容器充电所获得的电荷量;并求出该次充电结束时电容器所获得的电荷量Q;
b.请你说明在电容器充电的过程中,通过电阻R的电流为什么会逐渐减小;并求出电容器的电容C。
(2)研究发现,电容器储存的能量表达式为,其中U为电容器两端所加电压,C为电容器的电容。设在某一次紧急停车中,在汽车速度迅速减为0的过程中,超级电容器两极间电势差由U1迅速增大到U2。已知电车及乘客总质量为m,超级电容器的电容为C0,动能转化为电容器储存的电能的效率为η。求电车刹车前瞬间的速度v0。
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