电动车-计算.doc

电动自行车以其环保、快捷、轻便的优势，成为家庭常用的交通工具．小豪家新买了一辆电动车如图1所示，该电动车自身重力为600N，两个车轮与地面的总接触面积为200cm2，车胎能承受的最大压强为2×105Pa．求：（1）该车能承载的最大质量是多大？（g 10N/kg）（2）该车每次充电能储存电能3×106J，电能转化为机械能的效率为 80%．若车以某一速度匀速行驶，受到的阻力是40N，求该车充一次电后，最多能跑多远？PM P总 （3）五一节，小豪一家去公园游玩，看到如图1所示的新型太阳能电动观光车，如图2所示是该太阳能电动汽车的电路简化图，由太阳能电池给电动机提供动力，通过一个调速电阻改变电动机转速．已知，太阳能电池电压600V保持不变，调速电阻的最大阻值10Ω，闭合开关，当滑片P在最左端时，电动机的功率是18kW，此时电流表的示数为多大？（4）当滑片P在最右端时，电压表示数为500V，电动机的能量利用率是多少？（电动机能量利用率：电动机消耗的功率与电源输出总功率的百分比，公式：η 考点：功率计算公式的应用；能量利用效率；电功率的计算． 分析：（1）知道车胎能承受的最大压强和两个车轮与地面的总接触面积，可利用公式F PS计算出车胎能承受的最大压力，而物体对水平面的压力等于物体的重力，又知道电动车自身的重量，从而可以计算出该车的最大载重量，再根据m G g 即可求出该车能承载的最大质量．（2）知道每次充电能储存电能和电能转化为机械能的效率，从而可以计算出获得的机械能，电动自行车匀速行驶，故牵引力等于阻力，再利用公式S W F 计算该车充一次电后，最多能跑的距离．（3）通过对滑片P在最左端时的电路图的分析，确定此时电动机两端的电压，然后利用电功率的计算公式可以求出此时通过电动机的电流．（4）根据题目的提示，要求电动机的效率，就要求出电源的输出功率和电动机的功率．电源的输出功率等于电源电压乘以电路中的电流；电动机此时的功率可以用公式P UI求得．解答：解：（1）车胎能承受的最大压强为：P 2×105Pa，总接触面积为：S 200cm2 0.02m2，该车车胎能承受的最大压力为：F PS 2×105Pa×0.02m2 4×103N，而此时该车车胎能承受的最大重力G大等于该车车胎能承受的最大压力F，而G车 600N，该车的量大载重量为：G G大-G车 4×103N-600N 3.4×103N．该车能承载的最大质量m G g 3.4×103N 10N/kg 340kg答：该车的最大载重量是340kg．（2）W电 3×106J，电能转化为机械能的效率为：η 80%，获得的机械能为：W W电η 3×106J×80% 2.4×106J，而F f 40N，车充一次电后，最多能跑的距离为：S W f 2.4×106J 40N 60000m．答：车充一次电后，最多能跑的距离为60000m．（3）如图所示，当滑片在最左端时，只有电动机接入电路，根据P UI，变形得I P U 18×103W 600V 30A，（4）当滑片在最右端时，调速电阻全部接入电路，与电动机串联，电动机两端电压UM 500V，所以，调速电阻两端电压UR U-UM 600V-500V 100V，电路中的电流I IM IR UR R 100V 10Ω 10A，当滑片在最右端时，电源输出功率为P总 UI 600V×10A 6000W，电动机消耗的功率为PM UMIM 500V×10A 5000W，电动机能量利用率?η 5000W 6000W 83.3%． 1 PM P总