Question

【题目】阅读短文，回答问题。

电动平衡车

电动平衡车，又称体感车，是一种时尚代步工具，它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡。电动平衡车采用站立式驾驶方式，通过身体重心和操控杆来控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶。下表为某品牌电动平衡车的部分技术参数。

（1）如图甲所示，科技兴趣小组为平衡车设计的转向指示灯电路。电路中电源电压恒为6 V，指示灯L1、L2的规格均为“6 V 6 W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关S与“1”接通后，左转指示灯L1会亮暗交替闪烁。在上述过程中，左转指示灯L1两端实际电压UL随时间，变化规律如图乙所示。

①当单刀双掷开关S与“2”接通时，电磁铁中有电流通过，右转指示灯L2发光_____（填“较亮”或“较暗”）。接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，右转指示灯L2发光_____（填“较亮”或“较暗”）。此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L2会亮暗交替闪烁。

②单刀双掷开关S与“1”接通，触点A与B分离时，电磁铁上端是_____极。

（2）若小明体重是88 kg，他驾驶电动平衡车在水平路面上以18 km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.1倍，当耗能为锂电池总储存能量的50%时，则每个电动机的平均输出功率为_____W，平衡车行驶的路程是_____km。（锂电池的总储存能量=锂电池的能量密度×锂电池的总质量）

Answer 1

【答案】 较暗 较亮 N 250 6.75

【解析】(1)①开关S与“1”接触时,电磁铁中电流通过,灯L1与R0串联，由串联电路的电压特点知,此时L1两端电压小于电源电压6V,即小于其额定电压6V,所以L1不能正常工作，发光较暗；衔铁被吸下后,R0被短路,电路中只有L1连入电路,L1两端电压等于电源电压6V,L1正常工作，发光较亮；②由图知，电流从电磁铁下端流入，由安培定则可知，电磁铁上端是北极。(2) 车对水平地面的压力：F＝G总＝(m车m人)g＝(12kg88kg)×9.8N/kg＝980N，电动平衡车在水平路面上匀速行驶，所以电动机的牵引力：F＝f＝0.1G总＝0.1×980N＝98N，因为P＝＝Fv，而且动力来源驱动左右两个电动机，所以每个电动机平均输出功率：P＝Fv＝×98N×5m/s＝245W；由题知，耗能为锂电池总储存能量的50%，由表格数据知，电动机的能量转化效率为 75%，锂电池能量密度 0.25kWh/kg，锂电池的总质量2kg，所以电池提供电能用来做功的能量W＝50%×75%×0.25kWh/kg×2kg＝0.1875kWh＝6.75×105J，由W＝Fs可得平衡车行驶的路程：s＝6888m＝6.89km.