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1、温馨提示: 此套题为Word版,请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴,调节合适的观看比例,答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。第十八章电功率微专题(十四) 电功率的综合计算 学生用书P1051自2019年4月15日起,我国正式实施电动车新国标,属于全文强制性标准。某生产厂家按照新国标生产的一款电动车指标如下:电动车最高速度为25 km/h,整车质量(含电池)50 kg,电动机最大功率为300 W,蓄电池电压48 V,容量12 Ah(即电池放电电流为1安培时,该电池可以持续工作12小时)。试计算:(1)理论上,充满电后电动机最大功率工作时,电动车以最高速度可行驶多少距离?(2)当该电动车以最大功率
2、、最高速度匀速行驶时,受到的平均阻力为多少?(3)若蓄电池充电时消耗的电功率为100 W,当蓄电池的电全部消耗完以后,充满一次电需要8 h,则充电的效率为多少?2某实验小组设计了一个“汽车超载报警电路”,原理如图甲所示。其中ABO是杠杆组件(质量忽略不计),O为支点,B点为汽车重力承压点,A端的压杆作用于压敏电阻,ABBO31。在测量电路中,R为压敏电阻,阻值随压力变化的关系如下表所示。对于小灯泡:电流I150 mA是无车(不发光)与有车(发绿光)通过的分界点;U2.5 V是发红光的报警点,灯泡电流随电压变化的曲线如图乙所示。电源电压为6 V且保持不变。求:压力F/N051015202530压
3、敏电阻R/ 30272421181512(1)系统恰好报警时小灯泡的功率;(2)无汽车通过时,压敏电阻1 min内消耗的电能;(3)该系统报警时汽车的总重量(精确到0.1);(4)不改变电路元件和杠杆组件,若要增大报警时载重量,可以采取什么措施。3光伏发电是将光能直接转化为电能的一种技术,发电系统主要由太阳能电池板、控制器和逆变器三大部分组成,其简化电路如图所示,当太阳光照射太阳能电池板发电时,控制信号将S1闭合,S2断开,蓄电池充电;当控制信号将S2闭合后,向外供电。(1)某村以光伏发电为电源的路灯,若路灯电源的输出电压为20 V,电流为0.5 A,则输出功率是多少?(2)该村还建成了一座扶
4、贫光伏发电站,光伏发电站发的电用于灌溉农田,可将低处河水抽到高处灌溉渠中。若抽水机的效率为60%,则1度电可将多少千克河水抽上10米高度?这些水合多少立方米?(水1.0×103 kg/m³)42019年1月20日,在哈尔滨市松北区开始测试智轨电车在严寒下的车辆性能,智轨电车是采用虚拟轨迹跟随技术、以全电驱动胶轮车辆作为运载工具的新型轨道交通产品。下表为小文收集整理的一些参数,求:(1)该智轨电车满载时,轮胎与地面的接触总面积为1.6 m²,该车满载静止在水平地面上时对地面的压强;(g取10 N/kg)(2)根据满载工况耗电参数,如果耗电的50%用来克服阻力做功,智
5、轨电车匀速行驶时的阻力多大?(3)如果充电十分钟,可达蓄电池最大储存电能的60%,充电功率多大?5无链条电动自行车,由于没有链条,外观变得与普通自行车或电动车有所不同。如图所示,这款自行车既可以给锂电池直接充电获得能量,也可以通过骑行者踩脚踏板,通过发电机将产生的能量储存在锂电池内,最终通过电动机驱动后轮使车前进。图中这款无链条电动自行车,其锂电池容量为10 A·h(电池容量是指放电电流与放电时间的乘积),电压为36 V,主要技术参数如表所示。(g取10 N/kg)整车质量:20 kg最高行驶速度:40 km/h百公里耗电:1.2 kW·h锂电池:36 V 10 A
6、3;h电机额定功率:270 W额定工作电压:36 V(1)锂电池储存的最大电能是多少?(2)该电动自行车以额定功率正常行驶时,流经电机的电流是多少?(3)电动自行车行驶时所受的阻力为人和车总重的0.04倍,电机能把80%的电能转化为克服阻力做功。质量为60 kg的人骑着这辆车,在平直公路上以额定功率匀速行驶10 min,通过的路程是多少?6为实现减排目标,国家大力推广风力发电,如图所示,河南省提出要加快开发风电资源的要求,持续推进风电场项目建设,2018年河南省全省风电装机规模将达到110万千瓦以上。求:(1)110万千瓦的风电场项目全面建成后,所有机组发电1 h,可提供多少 kW·
7、h电能;(2)若这些电能由热电转换效率为50%的天然气热电厂来完成,需要燃烧多少千克的天然气;(天然气的热值q4.0×107 J/m³,天然气的密度0.7 kg/ m³)(3)若电厂通过供电系统用220 V的电压给某小区供电,小区内小刚发现自家“220 V 110 W”的白炽灯(灯丝电阻不变)工作484 s,消耗电能为4×104 J。则加在小刚家用电器两端的实际电压是多少?7某玻璃厂要研发一款新型玻璃,要求每平方米能承受5.5×105 N的撞击力。测试时,取一小块玻璃样品(质量可不计),平放在如图甲所示电路中的压力传感器上,闭合开关S,释放重物
8、,经撞击后玻璃仍完好无损,电流表的示数随时间变化的图象如图乙所示(不考虑t0时刻之后的情况)。已知压力传感器的阻值RN随压力F变化的图象如图丙所示;玻璃受到最大撞击力时与重物的接触面积S010 cm2电源电压U27 V,定值电阻R020 。则:(1)从重物开始下落到撞击玻璃样品前的100 s内,电流通过压力传感器所做的功是多少?(2)玻璃样品受到的最大撞击力多大?受到最大撞击力时压力传感器的电功率是多少?(3)请通过计算说明该样品是否满足设计要求?参考答案1. 解: (1)蓄电池充满电后储存的电能:WUIt48 V×12 A×3 600 s2.0736×106 J
9、,由P可得,电动车以最大功率可行驶的时间:t6 912 s1.92 h,由v可得,电动车以最高速度可行驶的路程:svt25 km/h×1.92 h48 km;(2)当该电动车以最大功率、最高速度匀速行驶时,由WFs可得,电动车的牵引力:F43.2 N,因电动车匀速行驶时处于平衡状态,受到的阻力和牵引力是一对平衡力,所以,受到的平均阻力:fF43.2 N;(3)蓄电池充电时消耗的电能:WPt100 W×8×3 600 s2.88×106 J,则充电的效率:×100%72%。答:(1)理论上,充满电后电动机最大功率工作时,电动车以最高速度可行驶48
10、 km(2)当该电动车以最大功率、最高速度匀速行驶时,受到的平均阻力为43.2 N;(3)当蓄电池的电全部消耗完以后,充满一次电需要8 h,则充电的效率为72%。2. 解: (1)系统恰好报警时小灯泡的功率:PUI2.5 V×0.2 A0.5 W;(2)无汽车通过时压敏电阻1 min内消耗的电能:WUIt(6 V1.5 V)×0.15 A×60 s40.5 J;(3)当电路报警时,小灯泡两端的电压U2.5 V,由图象乙得I0.2 A,则压敏电阻的阻值为:R17.5 ,由表格数据可得,压敏电阻阻值与压力的数量关系是R30 /N×F,代入数据可得:17.5
11、30 /N×F解得:F20.8 N;由杠杆平衡条件F1·L1F2·L2,即F1·LOAF2·LOB,ABBO31,OAOB41,所以得F24F14×20.8 N83.2 N;(4)根据F1·LOAF2·LOB知,要增大报警重量F,2可以将承压点B向O点移动或将支点O向B点移动。答:(1)系统恰好报警时小灯泡的功率为0.5 W;(2)无汽车通过时,压敏电阻1 min内消耗的电能为40.5 J;(3)该系统报警时汽车的总重量为83.2 N;(4)将承压点B向O点移动或将支点O向B点移动。3. 解: (1)电源的输出功率
12、:PUI20 V×0.5 A10 W;(2)抽水机消耗的电能:W电1度1 kW·h3.6×106 J,由×100%可得,将低处河水抽到高处克服重力做的功:W机械W电60%×3.6×106 J2.16×106 J,由WGhmgh得,抽取河水的质量:m2.16×104 kg,由可得,水的体积:V21.6 m³。答:(1)电源的输出功率是10 W;(2)1度电可将2.16×104 kg的河水抽上10 m高度,这些水合21.6 m³。4. 解: (1)地面受到的压力:F压G满mg48×
13、;103 kg×10 N/kg4.8×105 N;车对地面的压强:p压3×105 Pa;(2)由表格数据可知,满载工况耗电W电4 kW·h4×3.6×106 J1.44×107 J,因为智轨电车匀速行驶,所以F牵f,根据可得,W阻W电×50%1.44×107 J×50%7.2×106 J,根据WF牵sfs,可得智轨电车匀速行驶时的阻力:f7.2×103 N;(3)充电电能WW最大50 kW·h×60%50×3.6×106 J×
14、60%1.08×108 J,充电功率:P1.8×105W。答:(1)该车满载静止在水平地面上时对地面的压强为3×105Pa;(2)智轨电车匀速行驶时的阻力为7.2×103N;(3)充电功率为1.8×105W。5. 解:(1)所储存的电能是WUIt36 V×10 A×3 600 s1.296×106 J;(2)因为PUI,所以电动机通过的电流为:I电动机7.5 A;(3)因为P,所以电机消耗的电能为WPt270 W×10×60 s1.62×105 J,因为,所以电机克服阻力做的功为W动&
15、#183;W80%×1.62×105 J1.296×105 J,人和车的总重力为G(m人m车)g(60 kg20 kg)×10 N/kg800 N,根据二力平衡特点,电机施加的动力为Ff0.04G0.04×800 N32 N,因为WFs,所以通过的路程为s4 050 m。答:(1)锂电池储存的最大电能是1.296×106 J;(2)该电动自行车以额定功率正常行驶时,流经电机的电流是7.5 A;(3)在平直公路上以额定功率匀速行驶10 min,通过的路程是4 050 m。6. 解:(1)因为P,所以1 h可提供的电能为WPt1100 0
16、00 kW×1 h1.1×106 kW·h;(2)因为,所以需要获得的热量为Q7.92×1012 J;需要完全燃烧的天然气体积为V1.98×105 m³,因为,所以需要的天然气质量为:mV0.7 kg/m3×1.98×105 m31.386×105 kg;(3)因为P,所以白炽灯灯丝电阻:R484 ,因为Wt,所以加在灯两端的实际电压:U实200 V。答:(1)所有机组发电1 h,可提供1.1×106 kW·h电能;(2)若这些电能由热电转换效率为50%的天然气热电厂来完成,需要燃烧1
17、.386×105 kg的天然气;(3)加在小刚家用电器两端的实际电压是200 V。7. 解:(1)重物撞击玻璃样品前,传感器的阻值不变,则电路中电流不变,由图乙知,撞击前,最小电流Imin0.2 A,由I可得,定值电阻R0两端的电压:U0IminR00.2 A×20 4 V,压力传感器两端的电压:UNUU027 V4 V23 V,则电流通过压力传感器100 s所做的功:WNUNImint23 V×0.2 A×100 s460 J。(2)由图乙知,当样品受到最大撞击力时,电流最大为Imax0.9 A,此时电阻R0两端电压:U0ImaxR00.9 A×20 18 V,则压力传感器两端的电压:UNUU027 V18 V9 V,所以,此时压力传感器的阻值:RN10 ,由图丙知,RN10 时,压力传感器受到的最大撞击力为600 N,即样品受到的最大撞击力
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