题目内容
16．
我市一辆纯电动客车铭牌上部分参数如表格所示．某次搭载乘客时车与人的总质量为15000kg，假设车在额定功率下以20m/s的速度沿水平路面匀速行驶20min，所受阻力为车与人总重力的0.02倍（g取10N/kg，大气压强为1×105Pa）．求：| 核定载客人数 | 57 |
| 电动机额定功率 | 90kW |
| 电动机额定电压 | 600V |
| 电池容量 | 600Ah |
（2）该过程客车消耗的电能；
（3）该过程中客车将电能转化成机械能的效率；
（4）该车搭载了如图所示的弹弓式安全锤，利用两个吸盘将安全锤固定在玻璃窗的边缘，紧急情况下，使用者像拉动弹弓一样将锤头向后拉，释放后击破玻璃．若吸盘的直径为4厘米，为保证安全锤能正常使用，则拉开锤头时允许施加的最大拉力为多少？
分析 （1）根据I额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$求电动机的额定电流；
（2）消耗的电能W=P额t；
（3）客车将电能转化成机械能的效率等于牵引力做的有用功与消耗电能的比值；
（4）先求出每个吸盘的表面积S，根据F气=PS求出作用在每个吸盘上的大气压力，然后由F=2F′计算拉开锤头时允许施加的最大拉力．
解答 解：（1）由表中数据，电动机的额定电流I额=$\frac{{P}_{额}}{{U}_{额}}$=$\frac{90{×10}^{3}W}{600V}$=150A；
（2）该过程客车消耗的电能W=Pt=90×103w×20×60s=1.08×108J；
（3）因客车做匀速直线运动，所以，牵引力F与车受到的阻力f为平衡力，
F=f=0.02G=0.02mg=0.02×1.5×104kg×10N/kg=3000N，车在额定功率下以20m/s的速度沿水平路面匀速行驶20min通过的距离s=vt=20m/s×20×60s=2.4×104m，牵引力在这个过程中做的有用功
W有=Fs=3000N×2.4×104m=7.2×107J，所以，该过程中客车将电能转化成机械能的效率
η=$\frac{{W}_{有}}{W}$=$\frac{7.2{×10}^{7}}{1.08{×10}^{8}}$×100%=66.7%；
（4）吸盘的面积S=$（\frac{0.04m}{2}）^{2}$×π=1.256×10-3m2，作用在吸盘上的大气产生的最大压力（设吸盘内部的空气全部排出）F气=pS=1×105Pa×1.256×10-3m2=125.6N，所以，当作用在吸盘上的拉力F′=125.6N时，吸盘被拉开，拉开锤头时允许施加的最大拉力F=2F′=2×125.6N=251.2N．
答：（1）电动机的额定电流为150A；
（2）该过程客车消耗的电能为1.08×108J；
（3）该过程中客车将电能转化成机械能的效率为66.7%；
（4）拉开锤头时允许施加的最大拉力为251.2N．
点评 本题紧密联系生活实际，将电学知识与力学知识巧妙融合，考查电功、电功率、转化效率、二力平衡、压力、合力、路程的计算等知识，综合性较强．
| A． |  探究压力作用效果与受力面积的关系 | |
| B． |  准确测量液体压强的大小 | |
| C． |  探究连通器的特点 | |
| D． |  准确测量大气压强的大小 |
如图是某品牌自动咖啡机及其结构示意图，其工作原理为：当盛水器内的水温升高至一定温度时，水沿导管进入盛有咖啡粉的玻璃杯中，在平衡球作用下，原来水平的平衡杆绕O点转动，盛水器抬升．冷却一段时间后，玻璃杯中的咖啡液体又倒吸进入盛水器，咖啡冲泡完成．
如图，轻杆OA可绕O点自由转动，用细线将15N的重物挂在A处，小林在B处用竖直向上的拉力提住轻杆，OB和BA长度之比为3：5，下列问题中，轻杆始终在水平位置处于平衡．
如图是“观察水沸腾”的实验装置．