Question

11．請先閱讀以下短文和資料：
未來是電動汽車的時代
中國工程院院士  陳清泉
…我一直認為，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嚴重，尾氣排放造成的空氣污染目前已經占到整個污染源的一半以上．電動汽車應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2006年4月30日《光明日報》“院士論壇”
資料：目前研究開發(fā)中的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，通過化學反應產生電流并排出水，能實現可循環(huán)利用和零排放如圖是一輛設計中的太陽能汽車動力部分的電路簡圖．設陽光輻射到車上太陽能電池的光能接收板上的功率為1.0×l0⁴ W．行駛時，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駛速度．當滑動變阻器滑片在最左端時，汽車的行駛速度最大，此時電壓表示數為180V，電流表示數為15A．
（1）汽車以最大速度行駛時電動機消耗的電功率是多大？
（2）當滑片向右移至某一位置時，汽車的行駛速度小于最大速度．此時電壓表示數為150V，電流表示數為10A，則此時滑動變阻器接入電路的電阻大小是多少？電動機消耗的功率與滑動變阻器消耗的功率之比是多少？

Answer 1

分析 （1）根據P=UI計算以最大速度行駛時電動機消耗的電功率；
（2）根據串聯電路特點和歐姆定律計算滑動變阻器接入電路的電阻；由P=UI計算電動機消耗的功率與滑動變阻器消耗的功率之比．

解答 解：
（1）由圖可知，汽車電動機與滑動變阻器串聯，電壓表測汽車電動機兩端電壓，電流表測電路中電流，
閱讀短文可知，汽車的行駛速度最大，此時電壓表示數為180V，電流表示數為15A，
所以以最大速度行駛時電動機消耗的電功率：
P_電動機=UI=180V×15A=2700W；
（2）當滑動變阻器連入阻值為0時，電壓表示數最大，即：U=180V，
當滑片向右移至某一位置時，電壓表示數為150V，電流表示數為I0A，
由串聯電路特點知，此時滑動變阻器器電流也為10A，
滑動變阻器兩端電壓：U_滑=U-U_電動機=180V-150V=30V，
由歐姆定律可得滑動變阻器連入阻值：R_滑=$\frac{{U}_{滑}}{I′}$=$\frac{30V}{10A}$=3Ω，
所以電動機消耗的功率與滑動變阻器消耗的功率之比：
$\frac{{P}_{電動機}}{{P}_{滑}}$=$\frac{{U}_{電動機}I′}{{U}_{滑}I′}$=$\frac{{U}_{電動機}}{{U}_{滑}}$=$\frac{150V}{30V}$=$\frac{5}{1}$．
答：（1）汽車以最大速度行駛時電動機消耗的電功率是2700W；
（2）當滑片向右移至某一位置時，汽車的行駛速度小于最大速度．此時滑動變阻器接入電路的電阻是3Ω，電動機消耗的功率與滑動變阻器消耗的功率之比是5：1．

點評 本題考查了串聯電路特點和歐姆定律以及電功率公式的應用，正確分析電路，短文中找到有用信息是關鍵．