Question

【題目】電動(dòng)汽車是我國(guó)重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目，已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭。已知某款電動(dòng)汽車滿載時(shí)，人和車總質(zhì)量為1500kg。電動(dòng)汽車工作時(shí)的電路原理如圖所示，在電動(dòng)汽車行駛時(shí)，通過改變調(diào)速電阻來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，改變汽車的速度，當(dāng)汽車行駛速度最大時(shí)，電壓表示數(shù)為200V，電流表示數(shù)為15A，此時(shí)最大車速為36km/h，勻速行駛時(shí)汽車受到的阻力為車總重的0.01倍。請(qǐng)你用學(xué)過的物理知識(shí)解答下面的問題。（電池組內(nèi)阻忽略不計(jì)）（g=10N/kg）

（1）滿載的電動(dòng)汽車以最大速度勻速行駛1km時(shí)，牽引力做功為多少？

（2）若電動(dòng)汽車以最大車速行駛1h，電動(dòng)機(jī)消耗的電能是多少？

（3）已知電動(dòng)機(jī)的線圈電阻為1Ω，求汽車最大速度行駛時(shí)1h內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量是多少？

（4）調(diào)節(jié)調(diào)速滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)為150V，電流表示數(shù)為10A時(shí)，求調(diào)速電阻接入電路中的電阻是多少？

Answer 1

【答案】(1)1.5×105J；(2)1.08×107J；(3) 8.1×105J；(4) 5Ω

【解析】

。

(1) 汽車勻速行駛時(shí)，水平方向的牽引力與阻力是一對(duì)平衡力，所以牽引力

F=f=0.01G=0.01mg=0.01×1500kg×10N/kg=150N

故牽引力做的功為

W=Fs=150N×1000m=1.5×105J

牽引力做功為1.5×105J。

(2)當(dāng)汽車行駛速度最大時(shí)，電壓表示數(shù)為200V，電流表示數(shù)為15A，所以電動(dòng)汽車以最大車速行駛lh，電動(dòng)機(jī)消耗的電能

W=UIt=200V×15A×3600s=1.08×107J

電動(dòng)機(jī)消耗的電能為1.08×107J。

(3)由Q=I2Rt可得，lh內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量

Q=I2Rt=(15A)2×1Ω×3600s=8.1×105J，

電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生8.1×105J的熱量。

(4)由圖可知，調(diào)速電阻與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，電壓表測(cè)電動(dòng)機(jī)兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，速度最大時(shí)，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(shí)，由串聯(lián)電路特點(diǎn)可知，調(diào)整電阻兩端電壓

UR=UUM=200V150V=50V

電路中電流

IR=IM=10A，

所以此時(shí)調(diào)速電阻接入電路中的電阻

R===5Ω

調(diào)速電阻接入電路中的電阻為5Ω。

答：(1) 滿載的電動(dòng)汽車以最大速度勻速行駛1km時(shí)，牽引力做功為1.5×105J；

(2)若電動(dòng)汽車以最大車速行駛lh，電動(dòng)機(jī)消耗的電能是1.08×107J；

(3)lh內(nèi)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量8.1×105J；

(4)調(diào)節(jié)調(diào)速滑片，當(dāng)電壓表示數(shù)為150V，電流表示數(shù)為10A時(shí)，調(diào)速電阻接入電路中的電阻為5Ω。