Question

【題目】電動汽車是我國重點發展的項目，已經走進我們的家庭。已知某款電動汽車滿載時，人和車總質量為1500kg。電動汽車工作時的電路原理如圖所示，在電動汽車行駛時，通過改變調速電阻來調節電動機的轉速，改變汽車的速度，當汽車行駛速度最大時，電壓表示數為200V，電流表示數為15A，此時最大車速為36km/h，勻速行駛時汽車受到的阻力為車總重的0.01倍。請你用學過的物理知識解答下面的問題。（電池組內阻忽略不計）（g=10N/kg）

（1）滿載的電動汽車以最大速度勻速行駛1km時，牽引力做功為多少？

（2）若電動汽車以最大車速行駛1h，電動機消耗的電能是多少？

（3）已知電動機的線圈電阻為1Ω，求汽車最大速度行駛時1h內電動機產生的熱量是多少？

（4）調節調速滑片，當電壓表示數為150V，電流表示數為10A時，求調速電阻接入電路中的電阻是多少？

Answer 1

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

【解析】

。

(1) 汽車勻速行駛時，水平方向的牽引力與阻力是一對平衡力，所以牽引力

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

故牽引力做的功為

W=Fs=150N×1000m=1.5×105J

牽引力做功為1.5×105J。

(2)當汽車行駛速度最大時，電壓表示數為200V，電流表示數為15A，所以電動汽車以最大車速行駛lh，電動機消耗的電能

W=UIt=200V×15A×3600s=1.08×107J

電動機消耗的電能為1.08×107J。

(3)由Q=I2Rt可得，lh內電動機產生的熱量

Q=I2Rt=(15A)2×1Ω×3600s=8.1×105J，

電動機產生8.1×105J的熱量。

(4)由圖可知，調速電阻與電動機串聯，電壓表測電動機兩端電壓，電流表測電路中電流，速度最大時，調速電阻連入阻值為0，所以電源電壓U=200V，當電壓表示數為150V時，由串聯電路特點可知，調整電阻兩端電壓

UR=UUM=200V150V=50V

電路中電流

IR=IM=10A，

所以此時調速電阻接入電路中的電阻

R===5Ω

調速電阻接入電路中的電阻為5Ω。

答：(1) 滿載的電動汽車以最大速度勻速行駛1km時，牽引力做功為1.5×105J；

(2)若電動汽車以最大車速行駛lh，電動機消耗的電能是1.08×107J；

(3)lh內電動機產生的熱量8.1×105J；

(4)調節調速滑片，當電壓表示數為150V，電流表示數為10A時，調速電阻接入電路中的電阻為5Ω。