Question

11．請(qǐng)先閱讀以下短文和資料：
未來是電動(dòng)汽車的時(shí)代
中國工程院院士  陳清泉
…我一直認(rèn)為，電動(dòng)車一定會(huì)代替汽油車．有兩個(gè)理由：一是能源問題．二是污染問題．最多再過60年，我們現(xiàn)在所用的石油資源將枯竭，到那時(shí)候汽油車怎么辦？還有就是眾所周知的傳統(tǒng)汽油車對(duì)大氣造成的污染相當(dāng)嚴(yán)重，尾氣排放造成的空氣污染目前已經(jīng)占到整個(gè)污染源的一半以上．電動(dòng)汽車應(yīng)該可以解決這個(gè)問題，因?yàn)殡妱?dòng)汽車基本上不以汽油為直接燃料，能源利用率高，環(huán)境污染低．…
摘自2006年4月30日《光明日?qǐng)?bào)》“院士論壇”
資料：目前研究開發(fā)中的電動(dòng)車有兩類具有實(shí)際應(yīng)用前景，一是太陽能電動(dòng)車，二是立足于氫能基礎(chǔ)上的燃料電池汽車．前者將太陽能轉(zhuǎn)化為電能，能源來源無限且無污染．后者以氫為燃料，通過化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流并排出水，能實(shí)現(xiàn)可循環(huán)利用和零排放如圖是一輛設(shè)計(jì)中的太陽能汽車動(dòng)力部分的電路簡圖．設(shè)陽光輻射到車上太陽能電池的光能接收板上的功率為1.0×l0⁴ W．行駛時(shí)，可通過改變滑動(dòng)變阻器的電阻來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從而改變汽車行駛速度．當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片在最左端時(shí)，汽車的行駛速度最大，此時(shí)電壓表示數(shù)為180V，電流表示數(shù)為15A．
（1）汽車以最大速度行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率是多大？
（2）當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，汽車的行駛速度小于最大速度．此時(shí)電壓表示數(shù)為150V，電流表示數(shù)為10A，則此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻大小是多少？電動(dòng)機(jī)消耗的功率與滑動(dòng)變阻器消耗的功率之比是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)P=UI計(jì)算以最大速度行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率；
（2）根據(jù)串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律計(jì)算滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻；由P=UI計(jì)算電動(dòng)機(jī)消耗的功率與滑動(dòng)變阻器消耗的功率之比．

解答 解：
（1）由圖可知，汽車電動(dòng)機(jī)與滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)汽車電動(dòng)機(jī)兩端電壓，電流表測(cè)電路中電流，
閱讀短文可知，汽車的行駛速度最大，此時(shí)電壓表示數(shù)為180V，電流表示數(shù)為15A，
所以以最大速度行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率：
P_{電動(dòng)機(jī)}=UI=180V×15A=2700W；
（2）當(dāng)滑動(dòng)變阻器連入阻值為0時(shí)，電壓表示數(shù)最大，即：U=180V，
當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，電壓表示數(shù)為150V，電流表示數(shù)為I0A，
由串聯(lián)電路特點(diǎn)知，此時(shí)滑動(dòng)變阻器器電流也為10A，
滑動(dòng)變阻器兩端電壓：U_滑=U-U_{電動(dòng)機(jī)}=180V-150V=30V，
由歐姆定律可得滑動(dòng)變阻器連入阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{30V}{10A}$=3Ω，
所以電動(dòng)機(jī)消耗的功率與滑動(dòng)變阻器消耗的功率之比：
$\frac{{P}_{電動(dòng)機(jī)}}{{P}_{滑}}$=$\frac{{U}_{電動(dòng)機(jī)}I′}{{U}_{滑}I′}$=$\frac{{U}_{電動(dòng)機(jī)}}{{U}_{滑}}$=$\frac{150V}{30V}$=$\frac{5}{1}$．
答：（1）汽車以最大速度行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率是2700W；
（2）當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，汽車的行駛速度小于最大速度．此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻是3Ω，電動(dòng)機(jī)消耗的功率與滑動(dòng)變阻器消耗的功率之比是5：1．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了串聯(lián)電路特點(diǎn)和歐姆定律以及電功率公式的應(yīng)用，正確分析電路，短文中找到有用信息是關(guān)鍵．