Question

某校初三同學(xué)為傷殘軍人王爺爺買(mǎi)了一輛電動(dòng)輪椅，同學(xué)們對(duì)這輛車(chē)的工作原理產(chǎn)生了興趣．他們對(duì)照說(shuō)明書(shū)的電路原理圖（如圖所示）了解到，操縱桿可操縱雙刀雙擲開(kāi)關(guān)S以及滑動(dòng)變阻器R₁的滑片P．前推操縱桿時(shí)，輪椅前進(jìn)；再向前推時(shí)，快速前進(jìn)；后拉操縱桿時(shí)，輪椅慢慢后退．又知蓄電池的電壓U=24V（保持不變）、定值電阻R₂=10Ω，電動(dòng)機(jī)的額定功率P₀=72W，額定電壓U₀=24V．
（1）從原理圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到哪兩個(gè)接線時(shí)輪椅前進(jìn)．
（2）當(dāng)輪椅后退時(shí)，電流表示數(shù)I=0.8A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為多少？
（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)以額定功率工作時(shí)，電動(dòng)機(jī)線圈電阻損耗的功率為18W，此時(shí)輪椅受到的阻力為36N，求輪椅勻速前進(jìn)的速度．

Answer 1

分析：（1）由題意可知，當(dāng)輪椅前進(jìn)時(shí)可以加速，故前進(jìn)電路中應(yīng)有可以控制電路中的電流的裝置，即應(yīng)有滑動(dòng)變阻器，故由電路的特點(diǎn)可知應(yīng)將開(kāi)關(guān)接到哪一接線柱上．
（2）當(dāng)輪椅后退時(shí)，由電路圖可知電機(jī)與R₂串聯(lián)，則由歐姆定律可得出R₂兩端的電壓，則由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得出電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，則由功率公式P=UI可得出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率．
（3）電動(dòng)機(jī)的額定功率減掉線圈電阻損耗的功率即為驅(qū)動(dòng)功率，即為轉(zhuǎn)化的機(jī)械功率；當(dāng)輪椅勻速前進(jìn)時(shí)的阻力和動(dòng)力相等，根據(jù)P=

W

t

=

Fs

t

=Fv求出輪椅勻速前進(jìn)的速度．

解答：解：（1）由題意可知，當(dāng)輪椅前進(jìn)時(shí)，可以通過(guò)控制電流的大小而控制速度的大小，故應(yīng)在電路中接有滑動(dòng)變阻器；由圖可知只有開(kāi)關(guān)接在3、4時(shí)才能將滑動(dòng)變阻器接入電路，故只能將開(kāi)關(guān)接到3、4兩個(gè)接線柱來(lái)控制輪椅前進(jìn)；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)接1、2時(shí)，R₂與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，由歐姆定律可得：
電阻R₂兩端的電壓為：U₂=IR₂=0.8A×10Ω=8V，
則由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得：
電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為：U_電=U-U₂=24V-8V=16V，
則電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為：P_實(shí)=U_電I=16V×0.8A=12.8W；
（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)以額定功率工作時(shí)，
機(jī)械功率為P=P_電-P_R=72W-18W=54W，
因輪椅勻速前進(jìn)，所以F=f=36N，
所以v=

P

F

=

54W

36N

=1.5m/s．
答：（1）從原理圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)S接到3、4兩個(gè)接線時(shí)輪椅前進(jìn)．
（2）當(dāng)輪椅后退時(shí)，電流表示數(shù)I=0.8A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為12.8W．
（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)以額定功率工作，電動(dòng)機(jī)線圈電阻損耗的功率為18W，輪椅受到的阻力為36N時(shí)，輪椅勻速前進(jìn)的速度為1.5m/s．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了電路圖的分析、歐姆定律、電功率公式、功率公式的靈活應(yīng)用以及串聯(lián)電路特點(diǎn)的應(yīng)用等，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，綜合性強(qiáng)；關(guān)鍵是找出題目中隱含的信息和靈活的應(yīng)用相關(guān)知識(shí)進(jìn)行求解．