Question

13．隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭．小林的爸爸最近也購買了一輛轎車．
（1）通過查看說明書得知轎車車身質(zhì)量為1725kg．當(dāng)車上載有195kg的人和物品時(shí)，車輪與地面的總接觸面積為400cm²，則轎車對(duì)地面的壓強(qiáng)為4.8×10⁵Pa （g取10N/kg）．
（2）請(qǐng)?jiān)趫D甲中用筆畫線代替導(dǎo)線將汽車的啟動(dòng)原理圖連接完整．說明：當(dāng)鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并轉(zhuǎn)動(dòng)（相當(dāng)于閉合開關(guān)），電動(dòng)機(jī)工作，啟動(dòng)轎車；電磁鐵的工作電壓小于電動(dòng)機(jī)的工作電壓．
（3）若轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力不變，運(yùn)動(dòng)的速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖乙所示．則在0-5s時(shí)間內(nèi)，轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功4.5×10⁵J，轎車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力是3000N．
（4）小林的爸爸發(fā)現(xiàn)他的小車油量表失靈了，打開一看，發(fā)現(xiàn)R'燒壞了，不知它屬于什么型號(hào)，再看變阻器R的銘牌，上面標(biāo)有“50Ω1A”的字樣，為了確定被燒焦的電阻R'，他拆下車上的油量表另外找來電源、滑動(dòng)變阻器R₁、定值電阻R₂、電壓表和開關(guān)等器材，用導(dǎo)線連接成如圖乙所示的電路進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，通過調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R₁的滑片P的位置，得到如下表所示的數(shù)據(jù)（其中R₂=5Ω）．油箱內(nèi)無油時(shí)，P在b端；油箱裝滿時(shí)，P在a端．

電壓表示數(shù)/V	0.5	1	1.5	2	2.5	3
油量表示數(shù)/L	0	10	20	30	40	50

①油量表有最大讀數(shù)時(shí)，通過油量表的電流強(qiáng)度是多少？
②圖甲中被燒焦的電阻R'的阻值是多少？

Answer 1

分析 （1）汽車對(duì)水平地面的壓力等于它的重力，由壓強(qiáng)公式可以求出汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）要結(jié)合電磁繼電器的工作原理進(jìn)行分析作圖；
（3）利用公式W=Pt求解做功的大小，當(dāng)汽車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力等于摩擦力，此時(shí)機(jī)車的功率P=Fv=fv；
（4）由乙電路圖可知油量表與R₁、R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓；由表格信息可知，當(dāng)油量表的讀數(shù)最大時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V，當(dāng)油量表的讀數(shù)為0時(shí)，電壓表的示數(shù)為0.5V；根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點(diǎn)和歐姆定律分別求出兩種情況通過油量表的電流強(qiáng)度；由甲圖可知，當(dāng)油箱裝滿時(shí)，P在a端，電路為R'的簡單電路；油箱內(nèi)無油時(shí)，當(dāng)P在b端，R′與R的最大阻值串聯(lián)；根據(jù)電阻的串聯(lián)特點(diǎn)和歐姆定律結(jié)合電源的電壓不變得出等式，即可求出電阻R'的阻值．

解答 解：（1）汽車對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{（1725kg+195kg）×10N/kg}{400×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=4.8×10⁵Pa；
（2）電路圖如圖所示：
（3）因轎車以90kW的恒定功率啟動(dòng)做直線運(yùn)動(dòng)，所以轎車發(fā)動(dòng)機(jī)做功W=Pt=9×10⁴×5J=4.5×10⁵J；
轎車運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力f=F=$\frac{P}{v}$=$\frac{90×1{0}^{3}W}{30m/s}$=3000N．
（4）①由乙電路圖可知油量表與R₁、R₂串聯(lián)，電壓表測(cè)R₂兩端的電壓；
由表格信息可知：當(dāng)油量表有最大讀數(shù)時(shí)，電壓表的示數(shù)為3V，
根據(jù)歐姆定律可得，通過油量表的電流強(qiáng)度：
I_大=$\frac{{U}_{2大}}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A；
當(dāng)油量表的讀數(shù)為0時(shí)，電壓表的示數(shù)為0.1V，油量表的讀數(shù)：
I_小=$\frac{{U}_{2小}}{{R}_{2}}$=$\frac{0.5V}{5Ω}$=0.1A；
②由甲圖可知：當(dāng)油箱裝滿時(shí)，P在a端，電路為R'的簡單電路，此時(shí)電路中的電流I_大=0.6A，
當(dāng)P在b端，R′與R的最大阻值串聯(lián)，此時(shí)電路中的電流I_小=0.1A，
串聯(lián)電路中各處的電流相等，且總電壓等于各分電壓之和，
根據(jù)電源的電壓不變可得：
U=I_大R′=I_小（R′+R），即0.6A×R′=0.1A×（R′+50Ω），
解得：R′=10Ω．
答：（1）4.8×10⁵Pa；（2）如圖所示；（3）4.5×10⁵；3000；
（4）①油量表有最大讀數(shù)時(shí)，通過油量表的電流強(qiáng)度是0.6A；
②圖甲中被燒焦的電阻R'的阻值是10Ω．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了壓強(qiáng)的計(jì)算、繼電器的原理、功率的計(jì)算及串聯(lián)電路的特點(diǎn)和歐姆定律的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是能把甲乙兩圖的電流聯(lián)系到一塊和從表格中得出相關(guān)的信息．