Question

【題目】閱讀短文，回答問題． 電動平衡車
電動平衡車，又稱體感車（如圖甲），是一種時尚代步工具．它利用車體內部的陀螺儀和加速度傳感器，來檢測車體姿態(tài)的變化，并利用伺服控制系統(tǒng)，精確地驅動電機進行相應的調整，以保持系統(tǒng)的平衡．電動平衡車采用站立式駕駛方式，通過身體重心和操控桿控制車體運行，采用鋰電池組作為動力來源驅動左右兩個電動機行駛，下表為某品牌電動平衡車部分技術參數(shù)，能量密度是指電池單位質量所輸出的電能．

鋰電池能量密度	0.25kWh/kg	自重	12kg
鋰電池的總質量	2kg	最大載重	90kg
每個電動機的最大輸出功率	350W	舒適速度	可達18km/h
電動機的能量轉化效率	75%	陡坡	15°

（1）當人駕駛電動平衡車在水平路面上勻速直線運動時，下列說法中錯誤的是 ．
A.平衡車輪胎上的花紋是為了增大摩擦
B.平衡車剎車時由于具有慣性不能立即停止下來
C.平衡車的重力與地面對平衡車的支持力是一對平衡力
D.人對平衡車的壓力與平衡車對人的支持力是一對相互作用力
（2）質量48kg的小明駕駛電動平衡車時，若每只輪胎著地面積約25cm2 ， 此時多水平地面壓強是（取g=10N/kg）
（3）若小明駕駛電動平衡車在水平路面上以18km/h的速度勻速行駛時，受到的阻力是人與車總重的0.1倍，當耗能為鋰電池總儲存能量的50%時，每個電動機的平均輸出功率為W．平衡車行駛的路程是 ．
（4）如圖乙所示，科技興趣小組為平衡車設計的轉向指示燈電路，電路中電源電壓恒為6V，指示燈L1、L2的規(guī)格均為“6V 6W”，R0為定值電阻，電磁鐵線圈及銜接的阻值忽略不計，不考慮指示燈電阻隨溫度的變化，當單刀雙擲開關S與“1”接通后，左轉指示燈L1會亮暗交替閃爍，在上述過程中，左轉指示燈L1兩端實際電壓UL隨時間t變化規(guī)律如圖丙所示． ①當單刀雙擲開關S與“1”接觸時，電磁鐵中電流通過，左轉指示燈L1發(fā)光（選填“較亮”或“較暗”），接著，銜鐵被吸下，觸電A與B接通，電磁鐵和電阻R0被短路，左轉指示燈L1發(fā)光（選填“較亮”或“較暗”），此時，由于電磁鐵中沒有電流通過，銜鐵被彈簧拉上去，觸電A與B分離，電磁鐵中又有電流通過，隨后電磁鐵又將銜鐵吸下，如此循環(huán)，左轉指示燈L1會亮暗交替閃爍．
②單刀雙擲開關S與“1”接通，觸電A與B分離時，電磁鐵上端是極，定值電阻R0的阻值為Ω；③在單刀雙擲開關S與“1”接通情況下，左轉指示燈L1亮暗交替閃爍工作1min，則整個電路消耗的電能為J．

Answer 1

【答案】
（1）C
（2）1.2×105
（3）150；11.25
（4）較暗；較亮；N；24；168
【解析】解：（1）A、輪胎上的花紋，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力．故A正確； B、平衡車剎車時由于具有慣性繼續(xù)向原來的方向運動，所以不能立即停止下來．故B正確；
C、平衡車的重力小于地面對平衡車的支持力，不符合二力平衡的條件．故C錯誤；
D、人對平衡車的壓力與平衡車對人的支持力大小相等、方向相反、在同一直線上、作用于兩個不同的物體上，是一對相互作用力．故D正確．（2）車對水平地面的壓力：F=G總=（m車+m人）g=（12kg+48kg）×10N/kg=600N，
車對水平地面的壓強：
p= = =1.2×105Pa．（3）電動平衡車在水平路面上勻速行駛，所以電動機的牽引力：
F=f=0.1G總=0.1×600N=60N，
因為P= = =Fv，而且動力來源驅動左右兩個電動機，所以每個電動機平均輸出功率：
P= Fv= ×60N×5m/s=150W；
由題知，耗能為鋰電池總儲存能量的50%，由表格數(shù)據(jù)知，電動機的能量轉化效率為 75%，鋰電池能量密度 0.25kWh/kg，鋰電池的總質量2kg，
所以電池提供電能用來做功的能量W=50%×75%×0.25kWh/kg×2kg=0.1875kWh=6.75×105J，
由W=Fs可得平衡車行駛的路程：s= = =11250m=11.25km；（4）①開關S與“1”接觸時，電磁鐵中電流通過，燈L1與R0串聯(lián)，
由串聯(lián)電路的電壓特點知，此時L1兩端電壓小于電源電壓6V，即小于其額定電壓6V，所以L1不能正常工作，發(fā)光較暗；
銜鐵被吸下后，R0被短路，電路中只有L1連入電路，L1兩端電壓等于電源電壓6V，L1正常工作，發(fā)光較亮；②由圖知，電流從電磁鐵下端流入，由安培定則可知，電磁鐵上端是北極；
由P= 求指示燈L1的阻值：RL= = =6Ω，
S與“1”接通，觸電A與B分離時，L1與R0串聯(lián)，由圖象知燈泡兩端電壓UL=1.2V，
則R0兩端的電壓：U0=U﹣UL=6V﹣1.2V=4.8V；
由串聯(lián)電路特點和歐姆定律有：IL=IR ， 即： =
即： = ，
解得：R0=24Ω；③0～1s電路中電流I= = =0.2A，
電路消耗的電能：W1=ULIt=6V×0.2A×1s=1.2J；
當觸點A與B接通時，電磁鐵和電阻R0被短路，指示燈發(fā)光較亮，
根據(jù)圖象可知，此時指示燈兩端電壓為6V，此時電路中的電流：I′= = =1A；
1s～1.5s電路消耗的電能：W2=UI′t=6V×1A×0.5s=3J；
指示燈交替工作1min整個電路消耗的電能：W=（W1+W2）× =（1.2J+3J）×40=168J．
所以答案是：（1）C；（2）1.2×105；（3）150； 11.25；（4）①較暗；較亮（1 分）；②N； 24；③168．
【考點精析】關于本題考查的壓強的大小及其計算和電功率的計算公式，需要了解壓強的計算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強，F(xiàn)表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對水平面的壓強大約為20Pa）；計算電功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中單位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）計算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能得出正確答案．