Question

【題目】閱讀短文，回答問(wèn)題． 電動(dòng)平衡車(chē)
電動(dòng)平衡車(chē)，又稱體感車(chē)（如圖甲），是一種時(shí)尚代步工具．它利用車(chē)體內(nèi)部的陀螺儀和加速度傳感器，來(lái)檢測(cè)車(chē)體姿態(tài)的變化，并利用伺服控制系統(tǒng)，精確地驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，以保持系統(tǒng)的平衡．電動(dòng)平衡車(chē)采用站立式駕駛方式，通過(guò)身體重心和操控桿控制車(chē)體運(yùn)行，采用鋰電池組作為動(dòng)力來(lái)源驅(qū)動(dòng)左右兩個(gè)電動(dòng)機(jī)行駛，下表為某品牌電動(dòng)平衡車(chē)部分技術(shù)參數(shù)，能量密度是指電池單位質(zhì)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(zhì)量	2kg	最大載重	90kg
每個(gè)電動(dòng)機(jī)的最大輸出功率	350W	舒適速度	可達(dá)18km/h
電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率	75%	陡坡	15°

（1）當(dāng)人駕駛電動(dòng)平衡車(chē)在水平路面上勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 ．
A.平衡車(chē)輪胎上的花紋是為了增大摩擦
B.平衡車(chē)剎車(chē)時(shí)由于具有慣性不能立即停止下來(lái)
C.平衡車(chē)的重力與地面對(duì)平衡車(chē)的支持力是一對(duì)平衡力
D.人對(duì)平衡車(chē)的壓力與平衡車(chē)對(duì)人的支持力是一對(duì)相互作用力
（2）質(zhì)量48kg的小明駕駛電動(dòng)平衡車(chē)時(shí)，若每只輪胎著地面積約25cm2 ， 此時(shí)多水平地面壓強(qiáng)是（取g=10N/kg）
（3）若小明駕駛電動(dòng)平衡車(chē)在水平路面上以18km/h的速度勻速行駛時(shí)，受到的阻力是人與車(chē)總重的0.1倍，當(dāng)耗能為鋰電池總儲(chǔ)存能量的50%時(shí)，每個(gè)電動(dòng)機(jī)的平均輸出功率為W．平衡車(chē)行駛的路程是 ．
（4）如圖乙所示，科技興趣小組為平衡車(chē)設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)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(jì)，不考慮指示燈電阻隨溫度的變化，當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“1”接通后，左轉(zhuǎn)指示燈L1會(huì)亮暗交替閃爍，在上述過(guò)程中，左轉(zhuǎn)指示燈L1兩端實(shí)際電壓UL隨時(shí)間t變化規(guī)律如圖丙所示． ①當(dāng)單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“1”接觸時(shí)，電磁鐵中電流通過(guò)，左轉(zhuǎn)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(zhuǎn)指示燈L1發(fā)光（選填“較亮”或“較暗”），此時(shí)，由于電磁鐵中沒(méi)有電流通過(guò)，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(guò)，隨后電磁鐵又將銜鐵吸下，如此循環(huán)，左轉(zhuǎn)指示燈L1會(huì)亮暗交替閃爍．
②單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“1”接通，觸電A與B分離時(shí)，電磁鐵上端是極，定值電阻R0的阻值為Ω；③在單刀雙擲開(kāi)關(guān)S與“1”接通情況下，左轉(zhuǎn)指示燈L1亮暗交替閃爍工作1min，則整個(gè)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(shí)，通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦力．故A正確； B、平衡車(chē)剎車(chē)時(shí)由于具有慣性繼續(xù)向原來(lái)的方向運(yùn)動(dòng)，所以不能立即停止下來(lái)．故B正確；
C、平衡車(chē)的重力小于地面對(duì)平衡車(chē)的支持力，不符合二力平衡的條件．故C錯(cuò)誤；
D、人對(duì)平衡車(chē)的壓力與平衡車(chē)對(duì)人的支持力大小相等、方向相反、在同一直線上、作用于兩個(gè)不同的物體上，是一對(duì)相互作用力．故D正確．（2）車(chē)對(duì)水平地面的壓力：F=G總=（m車(chē)+m人）g=（12kg+48kg）×10N/kg=600N，
車(chē)對(duì)水平地面的壓強(qiáng)：
p= = =1.2×105Pa．（3）電動(dòng)平衡車(chē)在水平路面上勻速行駛，所以電動(dòng)機(jī)的牽引力：
F=f=0.1G總=0.1×600N=60N，
因?yàn)镻= = =Fv，而且動(dòng)力來(lái)源驅(qū)動(dòng)左右兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，所以每個(gè)電動(dòng)機(jī)平均輸出功率：
P= Fv= ×60N×5m/s=150W；
由題知，耗能為鋰電池總儲(chǔ)存能量的50%，由表格數(shù)據(jù)知，電動(dòng)機(jī)的能量轉(zhuǎn)化效率為 75%，鋰電池能量密度 0.25kWh/kg，鋰電池的總質(zhì)量2kg，
所以電池提供電能用來(lái)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(chē)行駛的路程：s= = =11250m=11.25km；（4）①開(kāi)關(guān)S與“1”接觸時(shí)，電磁鐵中電流通過(guò)，燈L1與R0串聯(lián)，
由串聯(lián)電路的電壓特點(diǎn)知，此時(shí)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(shí)，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(diǎn)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(dāng)觸點(diǎn)A與B接通時(shí)，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(shí)指示燈兩端電壓為6V，此時(shí)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(gè)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(diǎn)精析】關(guān)于本題考查的壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算和電功率的計(jì)算公式，需要了解壓強(qiáng)的計(jì)算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強(qiáng)，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(qiáng)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(duì)水平面的壓強(qiáng)大約為20Pa）；計(jì)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(jì)算電功率還可用公式：P=I2R和P= U2/R才能得出正確答案．