Question

如圖是一輛設(shè)計(jì)中的太陽能汽車動(dòng)力部分的電路簡圖．設(shè)陽光輻射到太陽能電池的光能接受板上的功率為1×10⁴W．行駛時(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)速從而改變汽車行駛速度．當(dāng)滑動(dòng)變阻器滑片在最左端時(shí)，汽車的行駛速度最大，此時(shí)電壓表的示數(shù)為180V，電流表示數(shù)為15A．
（1）汽車以最大速度行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率是多大？
（2）當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，汽車的行駛速度小于最大速度．此時(shí)電壓表示數(shù)為150V，電流表示數(shù)10A，則此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻是多少？電動(dòng)機(jī)消耗的功率與滑動(dòng)變阻器消耗的功率之比是多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）分析電路圖可知，電動(dòng)機(jī)和滑動(dòng)變阻器串聯(lián)，電壓表測(cè)量電動(dòng)機(jī)兩端電壓，電流表測(cè)量通過電動(dòng)機(jī)的電流，當(dāng)汽車行駛速度最大時(shí)，滑片在最左端，知道電動(dòng)機(jī)兩端的電壓值和通過的電流值：①利用P=UI求電動(dòng)機(jī)消耗的電功率，②求出電源電壓；
（2）當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，知道電壓表和電流表的示數(shù)，可求滑動(dòng)變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻R；再根據(jù)公式P=UI求電動(dòng)機(jī)與滑動(dòng)變阻器消耗的功率之比．
解答：解：（1）由圖可知，滑片在最左端時(shí)，電路中只有電動(dòng)機(jī)，汽車的行駛速度最大，U=180V，I=15A，可求：
電動(dòng)機(jī)消耗的電功率：
P=UI=180V×15A=2700W，
電源電壓：
U=180V；
（2）當(dāng)滑片向右移至某一位置時(shí)，
∵U=U_M+U_R，
∴U_R=U-U_M=180V-150V=30V，
滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻：
R===3Ω，
電動(dòng)機(jī)與滑動(dòng)變阻器消耗的功率之比：
===．
答：（1）汽車以最大速度行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)消耗的電功率是2700W；
（2）此時(shí)滑動(dòng)變阻器接入電路的電阻是3Ω，電動(dòng)機(jī)與滑動(dòng)變阻器消耗的功率之比是5：1．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了電功率計(jì)算公式的應(yīng)用、歐姆定律的應(yīng)用，串聯(lián)電路的（電壓、電流、電阻）特點(diǎn)是基礎(chǔ)，電動(dòng)機(jī)消耗功率的計(jì)算要用P=UI計(jì)算（消耗電能并不是全轉(zhuǎn)化為內(nèi)能、大部分轉(zhuǎn)化為機(jī)械能）是本題的關(guān)鍵．