题目内容

6．在洛杉矶的车展上，FISKER公司展示了一款太阳能辅助混合动力跑车，该车满载时全车最大质量是1800kg，车顶太阳能电池板3m2，太阳能电池板向电池充电平均每平方米提供300W的电功率，该车以72km/h的速度匀速行驶时所受的平均阻力是车重的0.2倍，蓄电池组向电机提供工作电压为450V．[c水=4.2×103J/（kg•℃）]．求
（1）汽车满载时，在平直的路面上以72km/h的速度匀速行驶牵引力是多少；
（2）假设电池组输出的电功率等于该车牵动汽车的机械功率，该车满载时在平直路面上以72km/h的速度匀速行驶时，蓄电池工作电流为多少；
（3）若每天平均日照时数约4.2h，该汽车一天由阳光转化的电能可以把多少千克的水从20℃加热至80℃．

分析 （1）已知满载时车的最大质量，根据G=mg求出重力，再根据该车以72km/h的速度匀速行驶时所受的平均阻力是车重的0.2倍求出阻力，最后根据二力平衡的条件求出牵引力的大小；
（2）先根据P=Fv求出功率，然后根据P=UI即可求出电流；
（3）已知每平米太阳能电池板提供的功率和太阳能电池板的面积，求出提供的总功率，再根据W=Pt即可求出多少太阳能转化为了电能；利用吸热公式计算水的质量．

解答 解：
（1）汽车满载时，重力为：
G=mg=1800kg×10N/kg=18000N，
此时阻力f=0.2G=0.2×18000N=3600N；
由于汽车匀速行驶，因此牵引力F=f=3600N；
（2）汽车的速度：v=72km/h=20m/s
汽车满载时的功率为：
P=Fv=3600N×20m/s=72000W，
由P=UI得，
蓄电池工作时电流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{72000W}{450V}$=160A
（3）4.2h太阳能转化的电能被水吸收：
Q吸=W=P电池t=3m2×300W×4.2×3600s=1.3608×107J，
由Q吸=cm（t-t0）得，
水的质量：
m=$\frac{{Q}_{吸}}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{1.3608×1{0}^{7}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（80℃-20℃）}$=54kg．
答：（1）汽车满载时，在平直的路面上以72km/h的速度匀速行驶时牵引力是3600N；
（2）蓄电池工作电流为160A；
（3）一天由阳光转化的电能可以把54千克的水从20℃加热至80℃．

点评 本题是一道电学和力学的综合应用题，解决的是有关身边实际问题，有意义，能从题中获取有用信息并加以利用是本题的关键．

练习册系列答案
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16．测量小灯泡电功率（小灯泡标有“3.8V”字样）．小宇正确连接电路后，闭合开关，记录的部分实验数据和现象如下表所示．
实验次数电压表示数/V电流表示数/A灯泡亮度
10.50.1不发光
22.00.25发光较暗
33.8正常发光
46.00不发光
（1）分析表中实验数据可知：第1次实验中，小灯泡不发光的原因是变阻器连入电路的阻值太大，接下来应进行的操作是调节滑动变阻器．
（2）由于小宇粗心大意，没有记录灯泡正常发光时电流表的示数，于是他根据第一次实验数据计算出灯泡电阻：R=$\frac{{U}_{1}}{{I}_{1}}$=$\frac{0.5V}{0.1A}$=5Ω，再计算出灯泡的额定功率：P=$\frac{{{U}_{3}}^{2}}{R}$=$\frac{（3.8V）^{2}}{5Ω}$=2.888W．请你对小宇计算额定功率的方法作出评价：小灯泡的额定功率小于（选填“大于”“等于”或“小于”）2.888W，理由是灯丝的电阻随温度升高而变．
17．2015年4月25日14时11分，尼泊尔（北纬28.2度，东经84.7度）发生8.1级地震，造成重大人员伤亡和财产损失．地震发生后，珠穆朗玛峰北坡海拔约7000米处发生雪崩，积雪在加速下滑的过程中，能量的转化情况是重力势能转化为动能．雪崩过程中的速度有可能达到90m/s，合324km/h．中国国际救援队前往尼泊尔参与救援时采用了一种如图所示的救援设备，重物是一块均匀长方体石板，重20000N，气袋与石板的接触面积是40dm2，为了抬起石板，气袋对石板A端施加的力至少为10000N，气袋内的气压至少是2.5×104Pa（不考虑大气压）．若要把石板A点升高10cm，至少要对它做功1000J．
14．如图所示，左图是一种LED节能灯，它的额定功率为5W，但亮度相当于100W的白炽灯．1kW•h的电能可供此节能灯正常工作200h；而白炽灯发光效率低，主要因为白炽灯是利用电流热效应工作的．
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（2）在竖立的玻璃板前放一只点燃的蜡烛M，可以看到玻璃板后面出现蜡烛的像，小明拿另一只大小相同的蜡烛N在玻璃板后面移动，直到它跟蜡烛M的像完全重合．这样做的目的是比较像和物大小是否相等．
（3）实验时，小芳同学应在M（填“M”或“N”）侧观察蜡烛经玻璃板所成的像．
（4）经过三次实验，记录的像A′、B′、C′与物A、B、C对应的位置如图所示，为了得到更多的实验结论，接下来小明应该进行的操作是连接对应的像点和物点，判断连线是否和镜面垂直；测出像点和物点到玻璃板的距离进行比较．
11．世界最大的太阳能飞机“阳光动力2号”于4月21日晚安全飞抵南京．这些电池最大可以产生70千瓦的功率，电能的利用率可达到95%．长度72m，重量2.3吨，平均速度70km/h．
（1）若飞机电池以最大功率输出电能，以平均速度匀速行驶30分钟，飞机发动机所做的功是多少？
（2）若该飞机沿水平做匀速直线飞行，它上、下表面所受到的压力差为多少？（已知两飞行员的总质量为120kg，取g=10N/kg）
5．现有一个电池组，两个小灯泡L1和L2，两个开关S1和S2，导线若干．请将图中的实物按要求连成电路，并在方框内画出对应的电路图．要求：

（1）当S1和S2都闭合时，两灯都发光；
（2）只闭合S1，灯L1发光，灯L2不发光；
（3）只闭合S2，灯L2发光，灯L1不发光．
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A．阻止琴弦振动发声B．改变响度
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3．在如图的电路里，电流表的示数是0.3A，如果小灯泡L的阻值是10Ω，电阻R的阻值是20Ω．求：
（1）小灯泡L两端的电压；
（2）电压表的示数．

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