Question

10．在今年5月份助殘活動中，某校初三同學(xué)為傷殘軍人買了一輛電動輪椅．同學(xué)們對這輛車的工作原理產(chǎn)生了興趣．他們對照說明書的電路原理圖（如圖所示）了解到，操縱桿可操縱雙刀雙擲開關(guān)K以及滑動變阻器R₁的滑片P．前推操縱桿時輪椅前進，再向前推時快速前進；后拉操縱桿時輪椅慢慢后退．又知蓄電池的電壓U=24V（保持不變）、定值電阻R₂=10Ω，電動機的額定功率P₀=72W、額定電壓U₀=24V．
（1）從原理圖可知，當(dāng)開關(guān)K接到哪兩個接線柱時，輪椅前進？
（2）當(dāng)輪椅后退時，電流表示數(shù)為I=1A，此時電動機的實際功率為多少？
（3）當(dāng)電動機以額定功率工作時，輪椅勻速前進的速度為1.5m/s，電動機線圈電阻損耗的功率為12W，求此時輪椅受到的阻力大�。�

Answer 1

分析 （1）由題意可知，當(dāng)輪椅前進時可以加速，故前進電路中應(yīng)有可以控制電路中的電流的裝置，即應(yīng)有滑動變阻器，故由電路的特點可知應(yīng)將開關(guān)接到哪一接線柱上；
（2）當(dāng)輪椅后退時，由電路圖可知電機與R₂串聯(lián)，則由歐姆定律可得出R₂兩端的電壓，則由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得出電動機兩端的電壓，則由功率公式P=UI可得出電動機的實際功率；
（3）已知電動機的額定功率及電阻消耗的功率，則可求得電動機的輸出功率，由功率公式P=Fv可求得牽引力，則由二力平衡可得出輪椅受到的阻力．

解答 解：（1）由題意可知，當(dāng)輪椅前進時，可以通過控制電流的大小而控制速度的大小，故應(yīng)在電路中接有滑動變阻器；由圖可知只有開關(guān)接在3、4時才能將滑動變阻器接入電路，故只能將開關(guān)接到3、4兩個接線柱來控制輪椅前進；
（2）當(dāng)開關(guān)接1、2時，R₂與電動機串聯(lián)，由歐姆定律可得：
電阻R₂兩端的電壓為：U₂=IR₂=1A×10Ω=10V
則由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得：
電動機兩端的電壓為：U_電=U-U₂=24V-10V=14V，
則電動機的實際功率為：P_實=U_電I=14V×1A=14W；
（3）電動機的機械功率為P_機=P₀-P_線=72W-12W=60W；
由于P_機=Fv可知，牽引力：F=$\frac{{P}_{機}}{v}$=$\frac{60W}{1.5m/s}$=40N；
因車勻速前進，故車受力平衡，即車受到的阻力：f=F=40N；
答：（1）開關(guān)接3、4時，輪椅前進；（2）電動機的實際功率為14W； （3）車受到的阻力為40N．

點評 本題應(yīng)注意通過審題找出題目中隱含的信息，同時注意對電路的分析能力，靈活應(yīng)用歐姆定律及串聯(lián)電路的電壓規(guī)律求解．