Question

【題目】【2016·張家界卷】電動汽車是我國重點(diǎn)發(fā)展的項(xiàng)目，已經(jīng)走進(jìn)我們的家庭．己知某款電動汽車滿載時(shí)，人和車總質(zhì)量為1500kg．電動汽車工作時(shí)的電路原理如圖所示，在電動汽車行駛時(shí)，通過改變調(diào)速電阻來調(diào)節(jié)電動機(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．請你用學(xué)過的物理知識解答下面的問題．（電池組內(nèi)阻忽略不計(jì)）

（1）電動汽車以最大速度勻速行駛時(shí)，牽引力為多少？（g=10N/kg）

（2）若電動汽車以最大車速行駛lh，電動機(jī)消耗的電能是多少？

（3）己知電動機(jī)的內(nèi)阻為1Ω，求lh內(nèi)電動機(jī)產(chǎn)生的熱量？

（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．

Answer 1

【答案】（1）電動汽車以最大速度勻速行駛時(shí)，牽引力為150N；

（2）若電動汽車以最大車速行駛lh，電動機(jī)消耗的電能是1．08×107J；

（3）lh內(nèi)電動機(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．

【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平衡力，

所以牽引力F=f=0．01G=0．01mg=×0．01×1500kg×10N/kg=150N；

（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，

所以電動汽車以最大車速行駛lh，電動機(jī)消耗的電能：W=UIt=200V×15A×3600s=1．08×107J；

（3）由Q=I2Rt可得，lh內(nèi)電動機(jī)產(chǎn)生的熱量：Q=I2Rt=（15A）2×1Ω×3600s=8．1×105J；

（4）由圖可知，調(diào)速電阻與電動機(jī)串聯(lián)，電壓表測電動機(jī)兩端電壓，電流表測電路中電流，

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=U﹣UM=200V﹣150V=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：．

答：（1）電動汽車以最大速度勻速行駛時(shí)，牽引力為150N；（2）若電動汽車以最大車速行駛lh，電動機(jī)消耗的電能是1．08×107J；（3）lh內(nèi)電動機(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．