Question

14．阅读短文，回答问题．
电动自行车因为具有轻便、快捷和环保等优点备受大家喜爱．通常说的电动车是以蓄电池作为能量来源，电动机为核心部件，通过控制器调节电流大小来改变速度的交通工具．世界上第一辆电动车诞生于1834年，时至今日，电动自行车已发生了巨大变化．下表是某型号电动自行车（如图甲）的相关数据．

质量m/kg	40
行驶过程中轮胎与地面接触的总面积S/m2	8×10-3
电能转化为机械能的效率η	75%
工作电压U/V	48
规定行驶速度v/ms-1	≤10

（1）如图所示的实验中，能反映电动机工作原理的是D．

（2）电动车中改变车速的控制器相当于是实验室中的滑动变阻器（填物理实验器材名称），它和电动机应该串联（选填“串联”或“并联”）在一起使用．
（3）小明骑该电动车以最大规定速度在水平路面匀速行驶．已知小明的质量是50kg，且该电动自行车行驶过程中所受到的摩擦力f随车辆和人的总质量M的变化关系图象如图乙所示．则该过程中所受到的摩擦力为22.5N；克服摩擦力做功的功率为225W，通过电动自行车的平均电流为6.25A．（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）电动机的原理是通电导体在磁场中受力，据此对选项中的装置进行判断；
（2）控制电路中的电流可控制电动车的行驶速度，这一目的可通过滑动变阻器改变电阻来达到，变阻器应串联在电路中；
（3）根据图象读出摩擦力随压力随质量变化的规律，可进一步判断当小明骑行时，摩擦力的大小；再根据公式P=Fv可计算功率的大小．
根据其机械功率和效率可求出其消耗电能的功率，并根据电压的大小，用公式P=UI的变形计算出电路中的电流．

解答 解：（1）电动机的原理是通电导体在磁场中受力，图A是电磁感应实验，图B是奥斯特实验，图C是探究电磁铁的磁性，图D是通电导体在磁场中受力的实验，故只有D能反映电动机工作原理；
（2）电路中的电流大小可通过滑动变阻器来改变，电流变化了，电动机转动的速度就会改变，因此，电动车中改变车速的控制器相当于是实验室中的滑动变阻器．在连接时，应将滑动变阻器与电动机串联在电路中．
（3）电动车与小明的总质量m=50kg+40kg=90kg，
读图乙取一组数据可计算小明骑电动车时的摩擦力f=90kg×$\frac{20N}{80kg}$=22.5N；
匀速行驶时摩擦力f等于动力F，
克服摩擦力做功的功率：P=Fv=fv=22.5N×10m/s=225W；
其消耗电能的功率P′=$\frac{P}{η}$=$\frac{225W}{75%}$=300W，
由公式P=UI得通过电动自行车的平均电流：
I=$\frac{P′}{U}$=$\frac{300W}{48V}$=6.25A．
故答案为：（1）D；
（2）滑动变阻器；串联；
（3）22.5；225；6.25．

点评 本题考查了与电动车相关的多个知识点，难点是对电动车功率、摩擦力、电流等的计算，要搞清题意，熟练运用相关公式进行解答．