Question

如圖是一輛設計中的太陽能汽車動力部分的電路簡圖．設陽光輻射到太陽能電池的光能接受板上的功率為1×10⁴W．行駛時，可通過改變滑動變阻器的電阻來調節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，此時電壓表的示數為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10A，則此時滑動變阻器接入電路的電阻是多少？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

【答案】分析：（1）分析電路圖可知，電動機和滑動變阻器串聯，電壓表測量電動機兩端電壓，電流表測量通過電動機的電流，當汽車行駛速度最大時，滑片在最左端，知道電動機兩端的電壓值和通過的電流值：①利用P=UI求電動機消耗的電功率，②求出電源電壓；
（2）當滑片向右移至某一位置時，知道電壓表和電流表的示數，可求滑動變阻器兩端的電壓，利用歐姆定律求滑動變阻器接入電路的電阻R；再根據公式P=UI求電動機與滑動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，電路中只有電動機，汽車的行駛速度最大，U=180V，I=15A，可求：
電動機消耗的電功率：
P=UI=180V×15A=2700W，
電源電壓：
U=180V；
（2）當滑片向右移至某一位置時，
∵U=U_M+U_R，
∴U_R=U-U_M=180V-150V=30V，
滑動變阻器接入電路的電阻：
R===3Ω，
電動機與滑動變阻器消耗的功率之比：
===．
答：（1）汽車以最大速度行駛時電動機消耗的電功率是2700W；
（2）此時滑動變阻器接入電路的電阻是3Ω，電動機與滑動變阻器消耗的功率之比是5：1．
點評：本題考查了電功率計算公式的應用、歐姆定律的應用，串聯電路的（電壓、電流、電阻）特點是基礎，電動機消耗功率的計算要用P=UI計算（消耗電能并不是全轉化為內能、大部分轉化為機械能）是本題的關鍵．