Question

18．目前研究開發(fā)中電動(dòng)車有兩類具有實(shí)際應(yīng)用前景，一是太陽能電動(dòng)車，二是立足于氫能基礎(chǔ)上的燃料電池汽車．前者將太陽能轉(zhuǎn)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(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流并排出水，能實(shí)現(xiàn)可循環(huán)利用和零排放．如圖甲是一輛設(shè)計(jì)中的太陽能汽車以及動(dòng)力部分的電路簡圖．設(shè)陽光在1小時(shí)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(shí)，可通過改變滑動(dòng)變阻器的電阻來調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速從而改變汽車行使速度．當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片在最左端時(shí)，汽車的行使速度最大，此時(shí)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(dāng)它速度變快時(shí)對地面的壓力怎么變化？
（3）汽車以最大速度行使時(shí)電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能是多少？
（4）當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，汽車的行使速度小于最大速度．此時(shí)電壓表示數(shù)為150V，電流表示數(shù)為10A，則此時(shí)滑動(dòng)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(shè)計(jì)可減小空氣阻力；
（2）根據(jù)流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系可判斷對地面壓力的變化；
（3）知道電壓、電流和時(shí)間，利用公式W=UIt可計(jì)算消耗的電能；
（4）根據(jù)最大速度時(shí)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(jì)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(dāng)它速度變快時(shí)，上方空氣流速快壓強(qiáng)小，下方空氣流速慢壓強(qiáng)大，產(chǎn)生向上的升力，所以對地面的壓力變�。�
（3）汽車以最大速度行使時(shí)電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能：
W=UIt=180V×15A×60s=1.62×10⁵J；
（4）當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片在最左端時(shí)，只有電動(dòng)機(jī)接入電路，汽車的行使速度最大，此時(shí)電壓表示數(shù)為180V，說明電源電壓為180V；
當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，電路為電動(dòng)機(jī)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(shí)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小；
（3）汽車以最大速度行使時(shí)電動(dòng)機(jī)每分鐘消耗的電能是1.62×10⁵J；
（4）此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻大小是3Ω．

點(diǎn)評 本題以新型太陽能電動(dòng)車為背景，考查了力學(xué)、電學(xué)的多個(gè)知識點(diǎn)，體現(xiàn)了物理在高科技領(lǐng)域的應(yīng)用，有一定綜合性，是一道好題．