Question

11．閱讀短文，回答問(wèn)題
未來(lái)是電動(dòng)汽車的時(shí)代
中國(guó)工程院院士   陳清泉
…我一直認(rèn)為，電動(dòng)車一定會(huì)代替汽油車．有兩個(gè)理由：一是能源問(wèn)題．二是污染問(wèn)題．最多再過(guò)60年，我們現(xiàn)在所用的石油資源將枯竭，到那時(shí)候汽油車怎么辦？還有就是眾所周知的傳統(tǒng)汽油車對(duì)大氣造成的污染相當(dāng)嚴(yán)重，尾氣排放造成的空氣污染目前已經(jīng)占到整個(gè)污染源的一半以上．電動(dòng)汽車應(yīng)該可以解決這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)殡妱?dòng)汽車基本上不以汽油為直接燃料，能源利用率高，環(huán)境污染低…
--摘自2004年4月30日《光明日?qǐng)?bào)》“院士論壇”
資料：目前研究開(kāi)發(fā)中電動(dòng)車有兩類具有實(shí)際應(yīng)用前景，一是太陽(yáng)能電動(dòng)車，二是立足于氫能基礎(chǔ)上的燃料電池汽車．前者將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，能源來(lái)源無(wú)限且無(wú)污染．后者以氫為燃料，通過(guò)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流并排出水，能實(shí)現(xiàn)可循環(huán)利用和零排放．
如圖是一輛設(shè)計(jì)中的太陽(yáng)能汽車動(dòng)力部分的電路簡(jiǎn)圖．設(shè)陽(yáng)光在1小時(shí)內(nèi)輻射到車上太陽(yáng)能電池的光能接受板上的平均值為3.6×10⁷J．行使時(shí)，可通過(guò)改變滑動(dòng)變阻器的電阻來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)亩�改變汽車行使速度．�?dāng)滑動(dòng)變阻器滑片在最左端時(shí)，汽車的行使速度最大，此時(shí)電壓表示數(shù)為180V，電流表示數(shù)為15A．
（1）汽車以最大速度行使時(shí)電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能是1.35×10⁵J．
（2）當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，汽車的行使速度小于最大速度．此時(shí)電壓表示數(shù)為150V，電流表示數(shù)為10A，則此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻大小是多少？每小時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的電能與滑動(dòng)變阻器消耗的電能之比是多少？
（3）以汽油為燃料的汽油車對(duì)環(huán)境會(huì)造成污染，請(qǐng)?zhí)岢龀鞘兄卫砥�車污染的一條合理化建議：用酒精和液化氣做燃料．
（4）目前人們亂扔廢舊電池的現(xiàn)象非常普遍．請(qǐng)你針對(duì)這種現(xiàn)象，給有關(guān)部門提出一條合理建議：回收廢舊電池．
（5）就目前的情況看，氫氣作燃料的汽車要投入使用前，你認(rèn)為還要研究解決的問(wèn)題有哪些：價(jià)錢貴和容易爆炸．

Answer 1

分析 （1）知道電壓、電流和時(shí)間，利用公式W=UIt可計(jì)算消耗的電能；
（2）當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，知道電壓表和電流表的示數(shù)，可求滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R；再根據(jù)W=Pt可求得電動(dòng)機(jī)消耗的電能與滑動(dòng)變阻器消耗的電能之比．
（3）由題中信息可知治理汽車污染問(wèn)題要從汽車燃料、改進(jìn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)、控制汽車數(shù)量等方面進(jìn)行；
（4）根據(jù)對(duì)電池處理方法的掌握分析答題
（5）氫氣具有可燃性，所以制取和安全運(yùn)輸問(wèn)題是將要研究解決的問(wèn)題．

解答 解：（1）汽車以最大速度行使時(shí)電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能：
W=UIt=150V×15A×60s=1.35×10⁵J；
（2）當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，
U=U_M+U_R，
U_R=U-U_M=180V-150V=30V，
滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻：
R=$\frac{{U}_{R}}{I′}$=$\frac{30V}{10A}$=3Ω，
電動(dòng)機(jī)與滑動(dòng)變阻器消耗的電能之比：$\frac{{W}_{M}}{{W}_{R}}$=$\frac{{U}_{M}It}{{U}_{R}It}$=$\frac{150V}{30V}$=$\frac{5}{1}$．
（3）因汽車污染主要與汽車燃料有關(guān)，所以可以改用清潔型燃料、使用電力汽車等可以治理汽車污染問(wèn)題；
（4）避免亂扔廢舊電池可以：回收廢舊電池；進(jìn)行公德宣傳；垃圾分類處理等
（5）因氫氣具有可燃性．作為燃料首先要解決其貯藏和運(yùn)輸?shù)陌踩珕?wèn)題，同時(shí)氫氣作為新能源，如何制得大量廉價(jià)的氫氣也是目前氫能源沒(méi)有大量應(yīng)用的主要問(wèn)題．
故答案為：（1）1.35×10⁵J；（2）電動(dòng)機(jī)消耗的電能與滑動(dòng)變阻器消耗的電能之比是5：1；（3）用酒精和液化氣做燃料；（4）回收廢舊電池；（5）價(jià)錢貴和容易爆炸．

點(diǎn)評(píng) 本題以新型太陽(yáng)能電動(dòng)車為背景，考查了力學(xué)、電學(xué)的多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，體現(xiàn)了物理在高科技領(lǐng)域的應(yīng)用，有一定綜合性，是一道好題．