Question

13．隨著人民生活水平的不斷提高，汽車已經(jīng)走進我們的家庭．小林的爸爸最近也購買了一輛轎車．
（1）通過查看說明書得知轎車車身質(zhì)量為1725kg．當車上載有195kg的人和物品時，車輪與地面的總接觸面積為400cm²，則轎車對地面的壓強為4.8×10⁵Pa （g取10N/kg）．
（2）請在圖甲中用筆畫線代替導(dǎo)線將汽車的啟動原理圖連接完整．說明：當鑰匙插入儀表板上的鑰匙孔并轉(zhuǎn)動（相當于閉合開關(guān)），電動機工作，啟動轎車；電磁鐵的工作電壓小于電動機的工作電壓．
（3）若轎車以90kW的恒定功率啟動做直線運動，運動過程中受到的阻力不變，運動的速度v與時間t的關(guān)系如圖乙所示．則在0-5s時間內(nèi)，轎車發(fā)動機做功4.5×10⁵J，轎車運動過程中受到的阻力是3000N．
（4）小林的爸爸發(fā)現(xiàn)他的小車油量表失靈了，打開一看，發(fā)現(xiàn)R'燒壞了，不知它屬于什么型號，再看變阻器R的銘牌，上面標有“50Ω1A”的字樣，為了確定被燒焦的電阻R'，他拆下車上的油量表另外找來電源、滑動變阻器R₁、定值電阻R₂、電壓表和開關(guān)等器材，用導(dǎo)線連接成如圖乙所示的電路進行實驗，通過調(diào)節(jié)滑動變阻器R₁的滑片P的位置，得到如下表所示的數(shù)據(jù)（其中R₂=5Ω）．油箱內(nèi)無油時，P在b端；油箱裝滿時，P在a端．

電壓表示數(shù)/V	0.5	1	1.5	2	2.5	3
油量表示數(shù)/L	0	10	20	30	40	50

①油量表有最大讀數(shù)時，通過油量表的電流強度是多少？
②圖甲中被燒焦的電阻R'的阻值是多少？

Answer 1

分析 （1）汽車對水平地面的壓力等于它的重力，由壓強公式可以求出汽車對地面的壓強；
（2）要結(jié)合電磁繼電器的工作原理進行分析作圖；
（3）利用公式W=Pt求解做功的大小，當汽車勻速運動時，牽引力等于摩擦力，此時機車的功率P=Fv=fv；
（4）由乙電路圖可知油量表與R₁、R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓；由表格信息可知，當油量表的讀數(shù)最大時，電壓表的示數(shù)為3V，當油量表的讀數(shù)為0時，電壓表的示數(shù)為0.5V；根據(jù)串聯(lián)電路的電流特點和歐姆定律分別求出兩種情況通過油量表的電流強度；由甲圖可知，當油箱裝滿時，P在a端，電路為R'的簡單電路；油箱內(nèi)無油時，當P在b端，R′與R的最大阻值串聯(lián)；根據(jù)電阻的串聯(lián)特點和歐姆定律結(jié)合電源的電壓不變得出等式，即可求出電阻R'的阻值．

解答 解：（1）汽車對水平地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{mg}{S}$=$\frac{（1725kg+195kg）×10N/kg}{400×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=4.8×10⁵Pa；
（2）電路圖如圖所示：
（3）因轎車以90kW的恒定功率啟動做直線運動，所以轎車發(fā)動機做功W=Pt=9×10⁴×5J=4.5×10⁵J；
轎車運動過程中受到的阻力f=F=$\frac{P}{v}$=$\frac{90×1{0}^{3}W}{30m/s}$=3000N．
（4）①由乙電路圖可知油量表與R₁、R₂串聯(lián)，電壓表測R₂兩端的電壓；
由表格信息可知：當油量表有最大讀數(shù)時，電壓表的示數(shù)為3V，
根據(jù)歐姆定律可得，通過油量表的電流強度：
I_大=$\frac{{U}_{2大}}{{R}_{2}}$=$\frac{3V}{5Ω}$=0.6A；
當油量表的讀數(shù)為0時，電壓表的示數(shù)為0.1V，油量表的讀數(shù)：
I_小=$\frac{{U}_{2小}}{{R}_{2}}$=$\frac{0.5V}{5Ω}$=0.1A；
②由甲圖可知：當油箱裝滿時，P在a端，電路為R'的簡單電路，此時電路中的電流I_大=0.6A，
當P在b端，R′與R的最大阻值串聯(lián)，此時電路中的電流I_小=0.1A，
串聯(lián)電路中各處的電流相等，且總電壓等于各分電壓之和，
根據(jù)電源的電壓不變可得：
U=I_大R′=I_小（R′+R），即0.6A×R′=0.1A×（R′+50Ω），
解得：R′=10Ω．
答：（1）4.8×10⁵Pa；（2）如圖所示；（3）4.5×10⁵；3000；
（4）①油量表有最大讀數(shù)時，通過油量表的電流強度是0.6A；
②圖甲中被燒焦的電阻R'的阻值是10Ω．

點評 本題考查了壓強的計算、繼電器的原理、功率的計算及串聯(lián)電路的特點和歐姆定律的靈活應(yīng)用，關(guān)鍵是能把甲乙兩圖的電流聯(lián)系到一塊和從表格中得出相關(guān)的信息．