Question

【题目】【2016·张家界卷】电动汽车是我国重点发展的项目，已经走进我们的家庭．己知某款电动汽车满载时，人和车总质量为1500kg．电动汽车工作时的电路原理如图所示，在电动汽车行驶时，通过改变调速电阻来调节电动机的转速，改变汽车的速度，当汽车行驶速度最大时，电压表示数为200V，电流表示数为15A，此时最大车速为36km/h，勻速行驶时汽车受到的阻力为车总重的0．01倍．请你用学过的物理知识解答下面的问题．（电池组内阻忽略不计）

（1）电动汽车以最大速度匀速行驶时，牵引力为多少？（g=10N/kg）

（2）若电动汽车以最大车速行驶lh，电动机消耗的电能是多少？

（3）己知电动机的内阻为1Ω，求lh内电动机产生的热量？

（4）调节调速滑片，当电压表示数为150V，电流表示数为10A时，求调速电阻接入电路中的电阻．

Answer 1

【答案】（1）电动汽车以最大速度匀速行驶时，牵引力为150N；

（2）若电动汽车以最大车速行驶lh，电动机消耗的电能是1．08×107J；

（3）lh内电动机产生的热量8．1×105J；

（4）调节调速滑片，当电压表示数为150V，电流表示数为10A时，调速电阻接入电路中的电阻为5Ω．

【解析】

（1）汽车匀速行驶时，水平方向的牵引力与阻力是一对平衡力，

所以牵引力F=f=0．01G=0．01mg=×0．01×1500kg×10N/kg=150N；

（2）当汽车行驶速度最大时，电压表示数为200V，电流表示数为15A，

所以电动汽车以最大车速行驶lh，电动机消耗的电能：W=UIt=200V×15A×3600s=1．08×107J；

（3）由Q=I2Rt可得，lh内电动机产生的热量：Q=I2Rt=（15A）2×1Ω×3600s=8．1×105J；

（4）由图可知，调速电阻与电动机串联，电压表测电动机两端电压，电流表测电路中电流，

速度最大时，调速电阻连入阻值为0，所以电源电压U=200V，

当电压表示数为150V时，由串联电路特点可知，调整电阻两端电压：UR=U﹣UM=200V﹣150V=50V，

电路中电流：IR=IM=10A，所以此时调速电阻接入电路中的电阻：．

答：（1）电动汽车以最大速度匀速行驶时，牵引力为150N；（2）若电动汽车以最大车速行驶lh，电动机消耗的电能是1．08×107J；（3）lh内电动机产生的热量8．1×105J；（4）调节调速滑片，当电压表示数为150V，电流表示数为10A时，调速电阻接入电路中的电阻为5Ω．