Question

【题目】电动汽车是我国重点发展的项目，已经走进我们的家庭。已知某款电动汽车满载时，人和车总质量为1500kg。电动汽车工作时的电路原理如图所示，在电动汽车行驶时，通过改变调速电阻来调节电动机的转速，改变汽车的速度，当汽车行驶速度最大时，电压表示数为200V，电流表示数为15A，此时最大车速为36km/h，匀速行驶时汽车受到的阻力为车总重的0.01倍。请你用学过的物理知识解答下面的问题。（电池组内阻忽略不计）（g=10N/kg）

（1）满载的电动汽车以最大速度匀速行驶1km时，牵引力做功为多少？

（2）若电动汽车以最大车速行驶1h，电动机消耗的电能是多少？

（3）已知电动机的线圈电阻为1Ω，求汽车最大速度行驶时1h内电动机产生的热量是多少？

（4）调节调速滑片，当电压表示数为150V，电流表示数为10A时，求调速电阻接入电路中的电阻是多少？

Answer 1

【答案】(1)1.5×105J；(2)1.08×107J；(3) 8.1×105J；(4) 5Ω

【解析】

。

(1) 汽车匀速行驶时，水平方向的牵引力与阻力是一对平衡力，所以牵引力

F=f=0.01G=0.01mg=0.01×1500kg×10N/kg=150N

故牵引力做的功为

W=Fs=150N×1000m=1.5×105J

牵引力做功为1.5×105J。

(2)当汽车行驶速度最大时，电压表示数为200V，电流表示数为15A，所以电动汽车以最大车速行驶lh，电动机消耗的电能

W=UIt=200V×15A×3600s=1.08×107J

电动机消耗的电能为1.08×107J。

(3)由Q=I2Rt可得，lh内电动机产生的热量

Q=I2Rt=(15A)2×1Ω×3600s=8.1×105J，

电动机产生8.1×105J的热量。

(4)由图可知，调速电阻与电动机串联，电压表测电动机两端电压，电流表测电路中电流，速度最大时，调速电阻连入阻值为0，所以电源电压U=200V，当电压表示数为150V时，由串联电路特点可知，调整电阻两端电压

UR=UUM=200V150V=50V

电路中电流

IR=IM=10A，

所以此时调速电阻接入电路中的电阻

R===5Ω

调速电阻接入电路中的电阻为5Ω。

答：(1) 满载的电动汽车以最大速度匀速行驶1km时，牵引力做功为1.5×105J；

(2)若电动汽车以最大车速行驶lh，电动机消耗的电能是1.08×107J；

(3)lh内电动机产生的热量8.1×105J；

(4)调节调速滑片，当电压表示数为150V，电流表示数为10A时，调速电阻接入电路中的电阻为5Ω。