Question

18．目前研究開發(fā)中電動車有兩類具有實際應用前景，一是太陽能電動車，二是立足于氫能基礎上的燃料電池汽車．前者將太陽能轉化為電能，能源來源無限且無污染．后者以氫為燃料，通過化學反應產(chǎn)生電流并排出水，能實現(xiàn)可循環(huán)利用和零排放．如圖甲是一輛設計中的太陽能汽車以及動力部分的電路簡圖．設陽光在1小時內(nèi)輻射到太陽能電池接受板上的光能平均值為3.6×10⁷J．行使時，可通過改變滑動變阻器的電阻來調節(jié)電動機轉速從而改變汽車行使速度．當滑動變阻器滑片在最左端時，汽車的行使速度最大，此時電壓表示數(shù)為180V，電流表示數(shù)為15A．（電池電壓不變）

（1）圖乙中，太陽能汽車做成流線型的目的是什么？
（2）太陽能汽車整體呈凸形，當它速度變快時對地面的壓力怎么變化？
（3）汽車以最大速度行使時電動機每分鐘消耗的電能是多少？
（4）當滑片向右移至某一位置時，汽車的行使速度小于最大速度．此時電壓表示數(shù)為150V，電流表示數(shù)為10A，則此時滑動變阻器接入電路的電阻大小是多少？

Answer 1

分析 （1）知道流線型設計可減小空氣阻力；
（2）根據(jù)流體壓強與流速的關系可判斷對地面壓力的變化；
（3）知道電壓、電流和時間，利用公式W=UIt可計算消耗的電能；
（4）根據(jù)最大速度時的電壓可得出電源電壓，再根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得出變阻器兩端的電壓，再利用歐姆計算變阻器接入的電阻．

解答 解：（1）太陽能汽車做成流線型的目的是可以減小空氣的阻力；
（2）太陽能汽車整體呈凸形，當它速度變快時，上方空氣流速快壓強小，下方空氣流速慢壓強大，產(chǎn)生向上的升力，所以對地面的壓力變小；
（3）汽車以最大速度行使時電動機每分鐘消耗的電能：
W=UIt=180V×15A×60s=1.62×10⁵J；
（4）當滑動變阻器滑片在最左端時，只有電動機接入電路，汽車的行使速度最大，此時電壓表示數(shù)為180V，說明電源電壓為180V；
當滑片向右移至某一位置時，電路為電動機的變阻器串聯(lián)，根據(jù)串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得，
變阻器兩端的電壓：U′=180V-150V=30V，
由歐姆定律I=$\frac{U}{R}$得，此時變阻器接入電路的阻值：
R_滑=$\frac{U′}{I′}$=$\frac{30V}{10A}$=3Ω．
故答案為：（1）減小空氣的阻力；
（2）汽車對地面的壓力變��；
（3）汽車以最大速度行使時電動機每分鐘消耗的電能是1.62×10⁵J；
（4）此時滑動變阻器接入電路的電阻大小是3Ω．

點評 本題以新型太陽能電動車為背景，考查了力學、電學的多個知識點，體現(xiàn)了物理在高科技領域的應用，有一定綜合性，是一道好題．