题目内容
11.未来是电动汽车的时代
中国工程院院士 陈清泉
…我一直认为,电动车一定会代替汽油车.有两个理由:一是能源问题.二是污染问题.最多再过60年,我们现在所用的石油资源将枯竭,到那时候汽油车怎么办?还有就是众所周知的传统汽油车对大气造成的污染相当严重,尾气排放造成的空气污染目前已经占到整个污染源的一半以上.电动汽车应该可以解决这个问题,因为电动汽车基本上不以汽油为直接燃料,能源利用率高,环境污染低.…
摘自2006年4月30日《光明日报》“院士论坛”
资料:目前研究开发中的电动车有两类具有实际应用前景,一是太阳能电动车,二是立足于氢能基础上的燃料电池汽车.前者将太阳能转化为电能,能源来源无限且无污染.后者以氢为燃料,通过化学反应产生电流并排出水,能实现可循环利用和零排放如图是一辆设计中的太阳能汽车动力部分的电路简图.设阳光辐射到车上太阳能电池的光能接收板上的功率为1.0×l04 W.行驶时,可通过改变滑动变阻器的电阻来调节电动机转速从而改变汽车行驶速度.当滑动变阻器滑片在最左端时,汽车的行驶速度最大,此时电压表示数为180V,电流表示数为15A.
(1)汽车以最大速度行驶时电动机消耗的电功率是多大?
(2)当滑片向右移至某一位置时,汽车的行驶速度小于最大速度.此时电压表示数为150V,电流表示数为10A,则此时滑动变阻器接入电路的电阻大小是多少?电动机消耗的功率与滑动变阻器消耗的功率之比是多少?
分析 (1)根据P=UI计算以最大速度行驶时电动机消耗的电功率;
(2)根据串联电路特点和欧姆定律计算滑动变阻器接入电路的电阻;由P=UI计算电动机消耗的功率与滑动变阻器消耗的功率之比.
解答 解:
(1)由图可知,汽车电动机与滑动变阻器串联,电压表测汽车电动机两端电压,电流表测电路中电流,
阅读短文可知,汽车的行驶速度最大,此时电压表示数为180V,电流表示数为15A,
所以以最大速度行驶时电动机消耗的电功率:
P电动机=UI=180V×15A=2700W;
(2)当滑动变阻器连入阻值为0时,电压表示数最大,即:U=180V,
当滑片向右移至某一位置时,电压表示数为150V,电流表示数为I0A,
由串联电路特点知,此时滑动变阻器器电流也为10A,
滑动变阻器两端电压:U滑=U-U电动机=180V-150V=30V,
由欧姆定律可得滑动变阻器连入阻值:R滑=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{30V}{10A}$=3Ω,
所以电动机消耗的功率与滑动变阻器消耗的功率之比:
$\frac{{P}_{电动机}}{{P}_{滑}}$=$\frac{{U}_{电动机}I′}{{U}_{滑}I′}$=$\frac{{U}_{电动机}}{{U}_{滑}}$=$\frac{150V}{30V}$=$\frac{5}{1}$.
答:(1)汽车以最大速度行驶时电动机消耗的电功率是2700W;
(2)当滑片向右移至某一位置时,汽车的行驶速度小于最大速度.此时滑动变阻器接入电路的电阻是3Ω,电动机消耗的功率与滑动变阻器消耗的功率之比是5:1.
点评 本题考查了串联电路特点和欧姆定律以及电功率公式的应用,正确分析电路,短文中找到有用信息是关键.
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