Question

11．閱讀短文，回答問題
未來是電動汽車的時代
中國工程院院士   陳清泉
…我一直認(rèn)為，電動車一定會代替汽油車．有兩個理由：一是能源問題．二是污染問題．最多再過60年，我們現(xiàn)在所用的石油資源將枯竭，到那時候汽油車怎么辦？還有就是眾所周知的傳統(tǒng)汽油車對大氣造成的污染相當(dāng)嚴(yán)重，尾氣排放造成的空氣污染目前已經(jīng)占到整個污染源的一半以上．電動汽車應(yīng)該可以解決這個問題，因為電動汽車基本上不以汽油為直接燃料，能源利用率高，環(huán)境污染低…
--摘自2004年4月30日《光明日報》“院士論壇”
資料：目前研究開發(fā)中電動車有兩類具有實際應(yīng)用前景，一是太陽能電動車，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，能實現(xiàn)可循環(huán)利用和零排放．
如圖是一輛設(shè)計中的太陽能汽車動力部分的電路簡圖．設(shè)陽光在1小時內(nèi)輻射到車上太陽能電池的光能接受板上的平均值為3.6×10⁷J．行使時，可通過改變滑動變阻器的電阻來調(diào)節(jié)電動機(jī)轉(zhuǎn)速從而改變汽車行使速度．當(dāng)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．
（1）汽車以最大速度行使時電動機(jī)每分鐘消耗的電能是1.35×10⁵J．
（2）當(dāng)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？每小時電動機(jī)消耗的電能與滑動變阻器消耗的電能之比是多少？
（3）以汽油為燃料的汽油車對環(huán)境會造成污染，請?zhí)岢龀鞘兄卫砥�車污染的一條合理化建議：用酒精和液化氣做燃料．
（4）目前人們亂扔廢舊電池的現(xiàn)象非常普遍．請你針對這種現(xiàn)象，給有關(guān)部門提出一條合理建議：回收廢舊電池．
（5）就目前的情況看，氫氣作燃料的汽車要投入使用前，你認(rèn)為還要研究解決的問題有哪些：價錢貴和容易爆炸．

Answer 1

分析 （1）知道電壓、電流和時間，利用公式W=UIt可計算消耗的電能；
（2）當(dāng)滑片向右移至某一位置時，知道電壓表和電流表的示數(shù)，可求滑動變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求滑動變阻器接入電路的電阻R；再根據(jù)W=Pt可求得電動機(jī)消耗的電能與滑動變阻器消耗的電能之比．
（3）由題中信息可知治理汽車污染問題要從汽車燃料、改進(jìn)汽車發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)、控制汽車數(shù)量等方面進(jìn)行；
（4）根據(jù)對電池處理方法的掌握分析答題
（5）氫氣具有可燃性，所以制取和安全運輸問題是將要研究解決的問題．

解答 解：（1）汽車以最大速度行使時電動機(jī)每分鐘消耗的電能：
W=UIt=150V×15A×60s=1.35×10⁵J；
（2）當(dāng)滑片向右移至某一位置時，
U=U_M+U_R，
U_R=U-U_M=180V-150V=30V，
滑動變阻器接入電路的電阻：
R=$\frac{{U}_{R}}{I′}$=$\frac{30V}{10A}$=3Ω，
電動機(jī)與滑動變阻器消耗的電能之比：$\frac{{W}_{M}}{{W}_{R}}$=$\frac{{U}_{M}It}{{U}_{R}It}$=$\frac{150V}{30V}$=$\frac{5}{1}$．
（3）因汽車污染主要與汽車燃料有關(guān)，所以可以改用清潔型燃料、使用電力汽車等可以治理汽車污染問題；
（4）避免亂扔廢舊電池可以：回收廢舊電池；進(jìn)行公德宣傳；垃圾分類處理等
（5）因氫氣具有可燃性．作為燃料首先要解決其貯藏和運輸?shù)陌踩珕栴}，同時氫氣作為新能源，如何制得大量廉價的氫氣也是目前氫能源沒有大量應(yīng)用的主要問題．
故答案為：（1）1.35×10⁵J；（2）電動機(jī)消耗的電能與滑動變阻器消耗的電能之比是5：1；（3）用酒精和液化氣做燃料；（4）回收廢舊電池；（5）價錢貴和容易爆炸．

點評 本題以新型太陽能電動車為背景，考查了力學(xué)、電學(xué)的多個知識點，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．