Question

【题目】如图所示是一艘智能太阳能混合动力游船，它的动力系统由太阳能电池组和柴油发电机组组成．游船照明采用节能灯和LED灯．航行中，船载能量管理系统按下表中航行速度要求自动识别并切换动力系统．船的航行 速度简称航速，单位为“节”，用kn表示．

航速/kn	供电模式	动力系统	最大功率/kW
0～4	纯电池	太阳能电池组
4～8	柴 电	柴油发电机	300

（1）船上照明电路中用到了恒流电阻，它的电流与电压关系如图所示．当恒流电阻两端的电压由0V增大到4V的过程中，它的电阻（不变/减小/增大）．若将它与一只标有“3.2V 0.3A”的LED（发光二极管）一起接到电压为4V的电源上，要使LED正常工作，则应将它们联到电路中；若该电路中的电源电 压可调，则电源电压在范围内变化，它们都能正常工作．
（2）已知船航行时，所受的阻力与航速的平方成正比．若在柴电和纯电池供电模式下，游船以最大航速航行时所受的阻力分别为 f1、f2 ， 则 f1与f2的比值是；当游船以纯电池模式航行时，动力系统的最大功率是kW．（设船做匀速直线运动）
（3）相比于传统的柴油动力船，智能太阳能混合动力游船有哪些优点：（写出一点即可）

Answer 1

【答案】
（1）增大；串；3.2V～7.2V
（2）4：1；37.5
（3）减少对环境的污染、节省能源等
【解析】解：（1）由图象可知，当恒流电阻两端的电压由0V增大到4V的过程中，电阻两端的电压增大时通过的电流不变， 由I= 的变形式R= 可知，恒流电阻的阻值增大；
LED灯正常发光时的电压为3.2V，用4V的电源给LED供电时，要使其正常发光应与恒流电阻串联分压；
LED正常发光时的电压为3.2V，通过的电流为0.3A，
由图2可知，通过恒流电阻的电流为0.3A时，其两端的电压范围为0～4V，
因串联电路中总电压等于各分电压之和，
所以，电源的电压变化范围为3.2V～7.2V；（2）由表格数据可知，在柴电供电模式下的最大航速v1=8kn，在纯电池供电模式下的最大航速v2=4kn，
因船航行时，所受的阻力与航速的平方成正比，
所以， =（ ）2=（ ）2= ，
因船做匀速直线运动时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，
所以，由P= = =Fv可得，两种情况下动力系统的最大功率之比：
= = = × = × = ，
则游船以纯电池模式航行时，动力系统的最大功率：
P2= P1= ×300kW=37.5kW；（3）智能太阳能混合动力游船相对于传统的柴油动力船来说，可以减少对环境的污染、节省能源等．
所以答案是：（1）增大；串；3.2V～7.2V；（2）4：1；37.5；（3）减少对环境的污染、节省能源等．
【考点精析】本题主要考查了二力平衡条件的应用和功率的计算与测量的相关知识点，需要掌握二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，即合力为零．（一物、二力、等大、反向、同直线）；功率的计算： P = W/tW 表示功，单位是焦（J）. t表示时间 ，单位是秒（s） P表示功率，单位是瓦特（W）1 W= 1 J/s才能正确解答此题．