Question

【题目】2016年雾霾天气调查报告显示，我国雾霾天气现象增多，危害加重．造成雾霾天气的最主要“元凶”是PM2.5．
（1）某科研队伍成功研制出PM2.5净化器，其原理如图1所示．闭合开关S1、S2后，风扇旋转吸入含有颗粒物空气，当颗粒物接近带有负电荷的光洁金属网C时会被快速吸引过来．当颗粒物通过光洁金属网C后，会带上负电荷，然后被带有正电荷的棉芯D吸附住，这是因为 ．
（2）大力发展电动汽车，减少燃油汽车的尾气排放量是防止雾霾天气的有效措施．电动汽车没有传统无轨电车的“辫子”、没有尾气排放，乘客上下车的间隙时间可充满电，充满电后可使电车正常行驶20分钟．刹车和下坡时，还可把大部分的刹车能量转成电能回收储存再使用． 超级电容储能式现代电车将在我国一些大城市投入使用．若某辆电车的技术参数如下表：

整备质量（吨）	12
座位数（人）	50～60
电动机工作电压（V）	500
电动机的线圈电阻（Ω）	2
行李舱（m3）	0.6
轮胎数（只）	12
最高车速（km/h）	80

①若电车电瓶已消耗完电，在乘客上下车的间隙对电瓶充电，要使该车以12m/s的速度是在水平路面上匀速行驶15分钟，电动机线圈中的电流为40A，则至少要向电瓶充多少千瓦时的电？
②若不计电动机发热以外的其他能量损耗，此时汽车的牵引力是多大？

Answer 1

【答案】
（1）异种电荷互相吸引
（2）解：①电动机输出功率为：

P=UI=500V×40A=20000W=20kW，

汽车行驶时间t=15min=0.25h，

汽车消耗的电能为：

W电=Pt=20kW×0.25h=5kWh，

所以至少要向电瓶充5kWh的电；

②电动机发热损耗的功率：

P热=I2R=（40A）2×2Ω=3200W，

则电动机的机械功率：

P=P电﹣P热=20000W﹣3200W=16800W，

电车的速度v=12m/s，

由P=Fv得，电车的牵引力为：

F= = =1400N．

答：①至少要向电瓶充5千瓦时的电；②此时汽车的牵引力是1400N

【解析】解：（1）当颗粒物快速通过光洁金属网C后，会带上负电荷，然后被带有正电荷的棉芯D吸附住，这是因为异种电荷相互吸引． 答：异种电荷互相吸引；
【考点精析】掌握电功的计算是解答本题的根本，需要知道电功计算公式：W=UIt（式中单位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．