Question

【題目】目前電能都是通過電網(wǎng)采用有線方式傳輸?shù)模�人們一直�?mèng)想能無線傳輸電能，夢(mèng)想在日常生活中實(shí)現(xiàn)無線充電，甚至不用電池．現(xiàn)在一個(gè)科學(xué)研究小組在實(shí)驗(yàn)中取得了可喜的進(jìn)展，也許人類的這一夢(mèng)想不久就能實(shí)現(xiàn)．實(shí)現(xiàn)無線傳輸能量，涉及能量的發(fā)射、傳播和接收．科學(xué)家曾經(jīng)設(shè)想通過高聳的天線塔，以無線電波的形式將電能輸送到指定地點(diǎn)，但一直沒有在應(yīng)用層面上獲得成功，其主要原因是這類無線電波向各個(gè)方向傳輸能量．目前這項(xiàng)技術(shù)的最遠(yuǎn)輸電距離還只能達(dá)到2．7米。如果像無線廣播那樣通過天線塔輸送電能，接收器獲得的功率P與它到天線塔的距離L相關(guān)，實(shí)驗(yàn)測量P和L的數(shù)據(jù)如下表：

（1）市場上支持無線充電的智能手機(jī)和充電器大部分采用“Qi”規(guī)格。如圖甲所示，Qi技術(shù)的原理是，電流流過送電線圈產(chǎn)生磁場，受電線圈靠近該磁場時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電流，給智能手機(jī)充電，下列實(shí)驗(yàn)與受電線圈處工作原理是相同的是（ ）

（2）根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)可歸納出P和L2成 關(guān)系．

（3）為研究無線傳輸電能，某科研小組在實(shí)驗(yàn)室試制了無線電能傳輸裝置，在短距離內(nèi)點(diǎn)亮了燈泡，如圖乙所示。實(shí)驗(yàn)測得，接在乙線圈上的用電器獲得的電能為輸入甲線圈電能的40%。若把甲線圈接入電壓為220 V的電源，測得該線圈中的電流為0．2 A。這時(shí)，接在乙線圈上的燈泡恰能正常發(fā)光，則此燈泡的功率為 W；若用該裝置給充電功率為10 W的電池充電，則損失功率為 W。

（4）如圖丙所示，通過安置在插座上的電流轉(zhuǎn)換器，將電能轉(zhuǎn)換為超聲波，電動(dòng)小車上的接收器收到超聲波訊號(hào)，可將其能量轉(zhuǎn)換為電能為電池充電．已知：接收器接收到的超聲波功率P與它和轉(zhuǎn)換器間距離L的關(guān)系與題（2）相同（對(duì)應(yīng)的常數(shù)不同），它將超聲波能量轉(zhuǎn)化為電能并儲(chǔ)存在電池中的效率為50%，當(dāng)小車與轉(zhuǎn)換器間距離L0=1m時(shí)，接收器接收到的超聲波功率P0= 8w。當(dāng)小車在平直路面上勻速行駛時(shí)，所消耗的電池電能的80%用于維持小車勻速行駛，小車受到的阻力為32N。求：

當(dāng)充電時(shí)小車與轉(zhuǎn)換器之間距離L= 2m，則2h內(nèi)所充電能可使小車按原速度勻速行駛多遠(yuǎn)？

Answer 1

【答案】（1）B （2）反比 （3）17．6 15 （4）180m

【解析】試題分析：（1） 電線圈靠近該磁場時(shí)就會(huì)產(chǎn)生電流，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，故選B；

（2）分析表中數(shù)據(jù)可知每組數(shù)據(jù)P和L2的乘積為1600是一定值，所以知P和L2成反比；

（3）由表中的前三組數(shù)據(jù)和最后一組數(shù)據(jù)可以看出PR 2 ＝1 600．將R＝5代入上式得P＝64，所以y＝64；將P＝25代入得R＝8，所以x＝8．（4）因?yàn)樵跓o線傳輸過程中，電磁波向各個(gè)方向傳播，無法有效地控制方向性，為了更多地接收到電磁波，就需要接收儀器和發(fā)射點(diǎn)之間有較短的距離及接收器，需有很大的體積．同時(shí)，向空間輻射較多的電磁波，對(duì)人體有害．

（3）無線電能傳輸裝置的輸入功率P=UI=220V×0．2A=44W，接在乙線圈上的用電器獲得的電能為輸入甲線圈電能的40%。則燈泡的功率P1=44W×40%=17．6W;

接在乙線圈上的用電器獲得的電能為輸入甲線圈電能的40%,充電功率為10 W，則輸入功率為，損失功率25W-10W=15W．

（4） 接收器接收到的超聲波功率P與它和轉(zhuǎn)換器間距離L的關(guān)系可得8W×（1m）2=P（2m），解得：P=2W

用于維持小車勻速行駛的功率：P1=2W×50%×80%=0．8W

用于維持小車勻速行駛所做的功:W=Pt=0．8W×7200s=5760J；

由W=fs可得，小車按原速度勻速行駛的距離s