Question

【題目】如圖所示是一艘智能太陽能混合動力游船，它的動力系統(tǒng)由太陽能電池組和柴油發(fā)電機(jī)組組成．游船照明采用節(jié)能燈和LED燈．航行中，船載能量管理系統(tǒng)按下表中航行速度要求自動識別并切換動力系統(tǒng)．船的航行 速度簡稱航速，單位為“節(jié)”，用kn表示．

航速/kn	供電模式	動力系統(tǒng)	最大功率/kW
0～4	純電池	太陽能電池組
4～8	柴 電	柴油發(fā)電機(jī)	300

（1）船上照明電路中用到了恒流電阻，它的電流與電壓關(guān)系如圖所示．當(dāng)恒流電阻兩端的電壓由0V增大到4V的過程中，它的電阻（不變/減小/增大）．若將它與一只標(biāo)有“3.2V 0.3A”的LED（發(fā)光二極管）一起接到電壓為4V的電源上，要使LED正常工作，則應(yīng)將它們聯(lián)到電路中；若該電路中的電源電 壓可調(diào)，則電源電壓在范圍內(nèi)變化，它們都能正常工作．
（2）已知船航行時，所受的阻力與航速的平方成正比．若在柴電和純電池供電模式下，游船以最大航速航行時所受的阻力分別為 f1、f2 ， 則 f1與f2的比值是；當(dāng)游船以純電池模式航行時，動力系統(tǒng)的最大功率是kW．（設(shè)船做勻速直線運(yùn)動）
（3）相比于傳統(tǒng)的柴油動力船，智能太陽能混合動力游船有哪些優(yōu)點(diǎn)：（寫出一點(diǎn)即可）

Answer 1

【答案】
（1）增大；串；3.2V～7.2V
（2）4：1；37.5
（3）減少對環(huán)境的污染、節(jié)省能源等
【解析】解：（1）由圖象可知，當(dāng)恒流電阻兩端的電壓由0V增大到4V的過程中，電阻兩端的電壓增大時通過的電流不變， 由I= 的變形式R= 可知，恒流電阻的阻值增大；
LED燈正常發(fā)光時的電壓為3.2V，用4V的電源給LED供電時，要使其正常發(fā)光應(yīng)與恒流電阻串聯(lián)分壓；
LED正常發(fā)光時的電壓為3.2V，通過的電流為0.3A，
由圖2可知，通過恒流電阻的電流為0.3A時，其兩端的電壓范圍為0～4V，
因串聯(lián)電路中總電壓等于各分電壓之和，
所以，電源的電壓變化范圍為3.2V～7.2V；（2）由表格數(shù)據(jù)可知，在柴電供電模式下的最大航速v1=8kn，在純電池供電模式下的最大航速v2=4kn，
因船航行時，所受的阻力與航速的平方成正比，
所以， =（ ）2=（ ）2= ，
因船做勻速直線運(yùn)動時處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，
所以，由P= = =Fv可得，兩種情況下動力系統(tǒng)的最大功率之比：
= = = × = × = ，
則游船以純電池模式航行時，動力系統(tǒng)的最大功率：
P2= P1= ×300kW=37.5kW；（3）智能太陽能混合動力游船相對于傳統(tǒng)的柴油動力船來說，可以減少對環(huán)境的污染、節(jié)省能源等．
所以答案是：（1）增大；串；3.2V～7.2V；（2）4：1；37.5；（3）減少對環(huán)境的污染、節(jié)省能源等．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了二力平衡條件的應(yīng)用和功率的計算與測量的相關(guān)知識點(diǎn)，需要掌握二力平衡的條件是：作用在同一物體上的兩個力大小相等，方向相反，且作用在同一直線上，即合力為零．（一物、二力、等大、反向、同直線）；功率的計算： P = W/tW 表示功，單位是焦（J）. t表示時間 ，單位是秒（s） P表示功率，單位是瓦特（W）1 W= 1 J/s才能正確解答此題．