Question

【題目】2016年霧霾天氣調(diào)查報(bào)告顯示，我國(guó)霧霾天氣現(xiàn)象增多，危害加重．造成霧霾天氣的最主要“元兇”是PM2.5．
（1）某科研隊(duì)伍成功研制出PM2.5凈化器，其原理如圖1所示．閉合開(kāi)關(guān)S1、S2后，風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)吸入含有顆粒物空氣，當(dāng)顆粒物接近帶有負(fù)電荷的光潔金屬網(wǎng)C時(shí)會(huì)被快速吸引過(guò)來(lái)．當(dāng)顆粒物通過(guò)光潔金屬網(wǎng)C后，會(huì)帶上負(fù)電荷，然后被帶有正電荷的棉芯D吸附住，這是因?yàn)?/span> ．
（2）大力發(fā)展電動(dòng)汽車，減少燃油汽車的尾氣排放量是防止霧霾天氣的有效措施．電動(dòng)汽車沒(méi)有傳統(tǒng)無(wú)軌電車的“辮子”、沒(méi)有尾氣排放，乘客上下車的間隙時(shí)間可充滿電，充滿電后可使電車正常行駛20分鐘．剎車和下坡時(shí)，還可把大部分的剎車能量轉(zhuǎn)成電能回收儲(chǔ)存再使用． 超級(jí)電容儲(chǔ)能式現(xiàn)代電車將在我國(guó)一些大城市投入使用．若某輛電車的技術(shù)參數(shù)如下表：

整備質(zhì)量（噸）	12
座位數(shù)（人）	50～60
電動(dòng)機(jī)工作電壓（V）	500
電動(dòng)機(jī)的線圈電阻（Ω）	2
行李艙（m3）	0.6
輪胎數(shù)（只）	12
最高車速（km/h）	80

①若電車電瓶已消耗完電，在乘客上下車的間隙對(duì)電瓶充電，要使該車以12m/s的速度是在水平路面上勻速行駛15分鐘，電動(dòng)機(jī)線圈中的電流為40A，則至少要向電瓶充多少千瓦時(shí)的電？
②若不計(jì)電動(dòng)機(jī)發(fā)熱以外的其他能量損耗，此時(shí)汽車的牽引力是多大？

Answer 1

【答案】
（1）異種電荷互相吸引
（2）解：①電動(dòng)機(jī)輸出功率為：

P=UI=500V×40A=20000W=20kW，

汽車行駛時(shí)間t=15min=0.25h，

汽車消耗的電能為：

W電=Pt=20kW×0.25h=5kWh，

所以至少要向電瓶充5kWh的電；

②電動(dòng)機(jī)發(fā)熱損耗的功率：

P熱=I2R=（40A）2×2Ω=3200W，

則電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率：

P=P電﹣P熱=20000W﹣3200W=16800W，

電車的速度v=12m/s，

由P=Fv得，電車的牽引力為：

F= = =1400N．

答：①至少要向電瓶充5千瓦時(shí)的電；②此時(shí)汽車的牽引力是1400N

【解析】解：（1）當(dāng)顆粒物快速通過(guò)光潔金屬網(wǎng)C后，會(huì)帶上負(fù)電荷，然后被帶有正電荷的棉芯D吸附住，這是因?yàn)楫惙N電荷相互吸引． 答：異種電荷互相吸引；
【考點(diǎn)精析】掌握電功的計(jì)算是解答本題的根本，需要知道電功計(jì)算公式：W=UIt（式中單位W→焦(J)；U→伏(V)；I→安(A)；t→秒）．