Question

19．如圖是太陽(yáng)能電動(dòng)車(chē)的電路簡(jiǎn)化圖，它將光能轉(zhuǎn)化為電能儲(chǔ)存在太陽(yáng)能電池中，提供電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)需要的動(dòng)力，可通過(guò)改變調(diào)速電阻來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，已知太陽(yáng)能電池電壓為600V，電動(dòng)機(jī)內(nèi)線(xiàn)圈電阻為5Ω，請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
（1）當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最左端時(shí)，電動(dòng)機(jī)電功率達(dá)到18kW，此時(shí)電流表示數(shù)多大？
（2）當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最左端時(shí)，1min電動(dòng)機(jī)消耗的電能是多少？電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最左端時(shí)，電路為電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單電路，根據(jù)P=UI求出電流表的示數(shù)；
（2）根據(jù)W=Pt求出1min電動(dòng)機(jī)消耗的電能，根據(jù)Q=I²Rt求出線(xiàn)圈電阻產(chǎn)生的熱量，兩者的差值即為輸出的機(jī)械能，輸出的機(jī)械能和消耗的電能之比即為電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

解答 解：（1）當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最左端時(shí)，電路為電動(dòng)機(jī)的簡(jiǎn)單電路，
由P=UI可得，電流表的示數(shù)：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{18×1{0}^{3}W}{600V}$=30A；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，1min電動(dòng)機(jī)消耗的電能：
W=Pt=18×10³W×60s=1.08×10⁶J，
線(xiàn)圈電阻產(chǎn)生的熱量：
Q=I²Rt=（30A）²×5Ω×60s=2.7×10⁵J，
電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械能：
W_機(jī)械=W-Q=1.08×10⁶J-2.7×10⁵J=8.1×10⁵J，
電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η=$\frac{{W}_{機(jī)械}}{W}$×100%=$\frac{8.1×1{0}^{5}J}{1.08×1{0}^{6}J}$×100%=75%．
答：（1）當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最左端時(shí)，電流表示數(shù)為30A；
（2）當(dāng)調(diào)速電阻的滑片P滑到最左端時(shí)，1min電動(dòng)機(jī)消耗的電能是1.08×10⁶J，電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是75%．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了電功率公式、電功公式、焦耳定律的應(yīng)用，要注意電動(dòng)機(jī)是非純電阻用電器，歐姆定律不適用．