Question

10．在今年5月份助殘活動(dòng)中，某校初三同學(xué)為傷殘軍人買(mǎi)了一輛電動(dòng)輪椅．同學(xué)們對(duì)這輛車(chē)的工作原理產(chǎn)生了興趣．他們對(duì)照說(shuō)明書(shū)的電路原理圖（如圖所示）了解到，操縱桿可操縱雙刀雙擲開(kāi)關(guān)K以及滑動(dòng)變阻器R₁的滑片P．前推操縱桿時(shí)輪椅前進(jìn)，再向前推時(shí)快速前進(jìn)；后拉操縱桿時(shí)輪椅慢慢后退．又知蓄電池的電壓U=24V（保持不變）、定值電阻R₂=10Ω，電動(dòng)機(jī)的額定功率P₀=72W、額定電壓U₀=24V．
（1）從原理圖可知，當(dāng)開(kāi)關(guān)K接到哪兩個(gè)接線(xiàn)柱時(shí)，輪椅前進(jìn)？
（2）當(dāng)輪椅后退時(shí)，電流表示數(shù)為I=1A，此時(shí)電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為多少？
（3）當(dāng)電動(dòng)機(jī)以額定功率工作時(shí)，輪椅勻速前進(jìn)的速度為1.5m/s，電動(dòng)機(jī)線(xiàn)圈電阻損耗的功率為12W，求此時(shí)輪椅受到的阻力大�。�

Answer 1

分析 （1）由題意可知，當(dāng)輪椅前進(jìn)時(shí)可以加速，故前進(jìn)電路中應(yīng)有可以控制電路中的電流的裝置，即應(yīng)有滑動(dòng)變阻器，故由電路的特點(diǎn)可知應(yīng)將開(kāi)關(guān)接到哪一接線(xiàn)柱上；
（2）當(dāng)輪椅后退時(shí)，由電路圖可知電機(jī)與R₂串聯(lián)，則由歐姆定律可得出R₂兩端的電壓，則由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得出電動(dòng)機(jī)兩端的電壓，則由功率公式P=UI可得出電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率；
（3）已知電動(dòng)機(jī)的額定功率及電阻消耗的功率，則可求得電動(dòng)機(jī)的輸出功率，由功率公式P=Fv可求得牽引力，則由二力平衡可得出輪椅受到的阻力．

解答 解：（1）由題意可知，當(dāng)輪椅前進(jìn)時(shí)，可以通過(guò)控制電流的大小而控制速度的大小，故應(yīng)在電路中接有滑動(dòng)變阻器；由圖可知只有開(kāi)關(guān)接在3、4時(shí)才能將滑動(dòng)變阻器接入電路，故只能將開(kāi)關(guān)接到3、4兩個(gè)接線(xiàn)柱來(lái)控制輪椅前進(jìn)；
（2）當(dāng)開(kāi)關(guān)接1、2時(shí)，R₂與電動(dòng)機(jī)串聯(lián)，由歐姆定律可得：
電阻R₂兩端的電壓為：U₂=IR₂=1A×10Ω=10V
則由串聯(lián)電路的電壓規(guī)律可得：
電動(dòng)機(jī)兩端的電壓為：U_電=U-U₂=24V-10V=14V，
則電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為：P_實(shí)=U_電I=14V×1A=14W；
（3）電動(dòng)機(jī)的機(jī)械功率為P_機(jī)=P₀-P_線(xiàn)=72W-12W=60W；
由于P_機(jī)=Fv可知，牽引力：F=$\frac{{P}_{機(jī)}}{v}$=$\frac{60W}{1.5m/s}$=40N；
因車(chē)勻速前進(jìn)，故車(chē)受力平衡，即車(chē)受到的阻力：f=F=40N；
答：（1）開(kāi)關(guān)接3、4時(shí)，輪椅前進(jìn)；（2）電動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為14W； （3）車(chē)受到的阻力為40N．

點(diǎn)評(píng) 本題應(yīng)注意通過(guò)審題找出題目中隱含的信息，同時(shí)注意對(duì)電路的分析能力，靈活應(yīng)用歐姆定律及串聯(lián)電路的電壓規(guī)律求解．