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【题目】阅读短文,回答问题
电动汽车
电动汽车是环保的交通工具,行驶时蓄电池给电动机供电,电动汽车的主要部分参数如表所示,如图甲所示,在测试过程中,司机和一名陪同人员上车.司机驾驶该充满电的车以节电模式匀速行驶30km,电池剩余容量为58kWh,陪同人员负责记录测试数据,已知司机和陪同人员的质量均为70kg,汽车匀速行驶时所受阻力为总重力的6%,g取10N/kg。
空车质量 | 1360kg |
轮胎与地面总接触面积 | 400cm2 |
蓄电池最大容量 | 68kWh |
最高车速 | 120km/h |
最大功率 | 90kW |
最大续航里程 | 180km |
(1)为了节能,车靠近目的地前可采用“再生制动”的方法:在车速逐渐减到60km/h的过程中,不采用机械刹车,由于电动汽车继续行驶,带动电机逆向发电,将电能存储在蓄电池内,此时电机的工作原理是______________
(2)汽车刹车原理图如图乙所示,连着刹车踏板的金属杆可视为一根能绕O点转动的______________(选填“省力”、“等臂”或“费力”)杠杆.
(3)在测试前,人未上车,此时电动汽车对水平地面的压强为_______________Pa.在此测试过程中,电动汽车匀速行驶30km,牵引力做的功为______________J.该电动汽车将电能转化为机械能的效率为______________%.
(4)如图丙是小明设计的车速提醒电路,R为定值电阻,RV的阻值随车速的变化而改变.当电压表的示数达到某一数值时提醒驾驶员车速过快,需要减速.图丁是RV的阻值与车速关系的图像.图戊是车速从0加速到100km/h过程中,RV消耗的电功率随电流变化的图像.则图丁中图线与纵坐标相交点的电阻值是______________Ω.当车速达到75km/h时,此时电压表的示数为______________V.
【答案】电磁感应 省力 3.4×105 2. 7×107 75 10 9.6
【解析】
(1)汽车行驶带动电机逆向发电,机械能转为电能,电机是利用电磁感应原理进行发电的;
(2)由图可知,O点为支点,活塞对金属杆的力是阻力,脚对刹车踏板的力是动力,且动力臂大于阻力臂,所以这是一个省力杠杆;
(3)人未上车,电动汽车对水平地面的压力为:F压=G=mg=1360kg×10N/kg=1.36×104N;
电动汽车对地面的压强为:p==3.4×105Pa;
电动汽车匀速行驶,所以牵引力与阻力平衡,则电动汽车受到的牵引力为:F=f=6%G总=0.06×(70kg+70kg+1360kg)×10N/kg=900N;则电动车行驶30km,牵引力做的功为:W=Fs=900N×30×103 m=2.7×107J;
由表格数据可知电池容量为68kWh,行驶30km时电池剩余容量为58kWh,则此过程中电动汽车消耗的电能为:W总=68kWh-58kWh=10kWh=3.6×107J,则电动汽车电能转化为机械能的转化效率:η==75%;
(4)由电路图可知,两个电阻串联,电压表测量Rv两端的电压,电流表测量电路中的电流,由图丁可知车速越大,Rv的阻值越大,由可知通过电路的电流越小,由串联分压可知Rv两端的电压变大,电压表的示数变大,由图戊可知,车速为100km/h时,Rv的阻值最大,通过电路的电流最小为0.2A,RV消耗的电功率为2W,RV的阻值RV1==50Ω;电源电压U=I1(RV1+R)=0.2A×(50Ω+R)①
通过电路的电流为0.3A,RV消耗的电功率为2.7W,RV的阻值RV2==30Ω,
电源电压U=I2(RV2+R)=0.3A×(30Ω+R)②
由①和②得到R=10Ω,U=12V,
当车速为零时,RV的电阻最小,通过电路的电流最大为0.6A,电路的总电阻R总==20Ω,RV的电阻RV小=R总-R=20Ω-10Ω=10Ω;
图丁是RV的阻值与车速成正比,当车速为75km/h时,,RV3=40Ω,通过电路的电流I3==0.24A,电压表的示数U1=I3R V3=0.24A×40Ω=9.6V。