Question

【題目】【2016·張家界卷】電動汽車是我國重點發(fā)展的項目，已經走進我們的家庭．己知某款電動汽車滿載時，人和車總質量為1500kg．電動汽車工作時的電路原理如圖所示，在電動汽車行駛時，通過改變調速電阻來調節(jié)電動機的轉速，改變汽車的速度，當汽車行駛速度最大時，電壓表示數為200V，電流表示數為15A，此時最大車速為36km/h，勻速行駛時汽車受到的阻力為車總重的0．01倍．請你用學過的物理知識解答下面的問題．（電池組內阻忽略不計）

（1）電動汽車以最大速度勻速行駛時，牽引力為多少？（g=10N/kg）

（2）若電動汽車以最大車速行駛lh，電動機消耗的電能是多少？

（3）己知電動機的內阻為1Ω，求lh內電動機產生的熱量？

（4）調節(jié)調速滑片，當電壓表示數為150V，電流表示數為10A時，求調速電阻接入電路中的電阻．

Answer 1

【答案】（1）電動汽車以最大速度勻速行駛時，牽引力為150N；

（2）若電動汽車以最大車速行駛lh，電動機消耗的電能是1．08×107J；

（3）lh內電動機產生的熱量8．1×105J；

（4）調節(jié)調速滑片，當電壓表示數為150V，電流表示數為10A時，調速電阻接入電路中的電阻為5Ω．

【解析】

（1）汽車勻速行駛時，水平方向的牽引力與阻力是一對平衡力，

所以牽引力F=f=0．01G=0．01mg=×0．01×1500kg×10N/kg=150N；

（2）當汽車行駛速度最大時，電壓表示數為200V，電流表示數為15A，

所以電動汽車以最大車速行駛lh，電動機消耗的電能：W=UIt=200V×15A×3600s=1．08×107J；

（3）由Q=I2Rt可得，lh內電動機產生的熱量：Q=I2Rt=（15A）2×1Ω×3600s=8．1×105J；

（4）由圖可知，調速電阻與電動機串聯，電壓表測電動機兩端電壓，電流表測電路中電流，

速度最大時，調速電阻連入阻值為0，所以電源電壓U=200V，

當電壓表示數為150V時，由串聯電路特點可知，調整電阻兩端電壓：UR=U﹣UM=200V﹣150V=50V，

電路中電流：IR=IM=10A，所以此時調速電阻接入電路中的電阻：．

答：（1）電動汽車以最大速度勻速行駛時，牽引力為150N；（2）若電動汽車以最大車速行駛lh，電動機消耗的電能是1．08×107J；（3）lh內電動機產生的熱量8．1×105J；（4）調節(jié)調速滑片，當電壓表示數為150V，電流表示數為10A時，調速電阻接入電路中的電阻為5Ω．