Question

13．電動汽車是我國重點發(fā)展的項目，已經(jīng)走進我們的家庭．己知某款電動汽車滿載時，人和車總質(zhì)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(diào)速電阻（變阻器）來調(diào)節(jié)電動機的轉(zhuǎn)速，改變汽車的速度．當(dāng)汽車行駛速度最大時，電壓表示數(shù)為200V，電流表示數(shù)為15A．請你用學(xué)過的物理知識解答下面的問題．
（1）若電動汽車以最大車速行駛1h，電動機消耗的電能是多少？
（2）己知電動機線圈的電阻為1Ω，求1h內(nèi)電動機產(chǎn)生的機械能？
（3）當(dāng)調(diào)節(jié)調(diào)速電阻時，使電壓表示數(shù)為150V，電流表示數(shù)為10A，求調(diào)速電阻接入電路中的電阻．

Answer 1

分析 （1）由W=UIt計算電動機消耗的電能；
（2）由Q=I²Rt計算lh內(nèi)電動機產(chǎn)生的熱量；
（3）由圖可知，調(diào)速電阻與電動機串聯(lián)，電壓表測電動機兩端電壓，電流表測電路中電流，由串聯(lián)電路特點和歐姆定律計算調(diào)速電阻接入電路中的電阻．

解答 解：（1）電動機消耗的電能：W=UIt=200V×15A×3600s=1.08×10⁷J；
（2）電動機產(chǎn)生的熱量：
Q=I²Rt=（15A）²×1Ω×3600s=8.1×10⁵J；
W_機=W-Q=9.99×10⁶J；
（3）由圖可知，速度最大時，調(diào)速電阻連入阻值為0，所以電源電壓U=200V，
當(dāng)電壓表示數(shù)為150V時，由串聯(lián)電路特點可知，調(diào)整電阻兩端電壓：
U_R=U-U_M=200V-150V=50V
所以此時調(diào)速電阻接入電路中的電阻：R=$\frac{{U}_{R}}{{I}_{R}}$=$\frac{50V}{10A}$=5Ω．
答：（1）電動機消耗的電能是1.08×10⁷J；
（2）1h內(nèi)電動機產(chǎn)生的機械能是9.99×10⁶J；
（3）調(diào)速電阻接入電路中的電阻是5Ω．

點評 本題考查了二力平衡、電功、電熱、串聯(lián)電路特點和歐姆定律公式的應(yīng)用，要知道電動機是非純電阻電路，計算產(chǎn)生熱量時只能用Q=I²Rt計算．