Question

【题目】阅读短文，回答问题．

电动平衡车

电动平衡车，又称体感车是一种时尚代步工具，它利用车体内部的陀螺仪和加速度传感器，来检测车体姿态的变化，并利用伺服控制系统，精确地驱动左右两个电动机进行相应的调整，以保持系统的平衡．电动平衡车采用站立式驾驶方式，通过身体重心和操控杆控制车体运行，采用锂电池组作为动力来源驱动左右两个电动机行驶．下表为某品牌电动平衡车部分技术参数．

⑴如图甲所示，科技兴趣小组为平衡车设计的转向指示灯电路．电路中电源电压恒为6V，指示灯L1、L2的规格均为“6V 6W”，R0为定值电阻，电磁铁线圈及衔铁的阻值忽略不计，不考虑指示灯电阻随温度的变化，当单刀双掷开关S与“1”接通后，左转指示灯L1会亮暗交替闪烁．在上述过程中，左转指示灯L1两端实际电压UL随时间，变化规律如图乙所示．

①当单刀双掷开关S与“2”接通时，电磁铁中有电流通过，右转指示灯L2发光_____（选填“较亮”或“较暗”）．接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，右转指示灯L2发光_____（选填“较亮”或“较暗”）．此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L2会亮暗交替闪烁.

②单刀双掷开关S与“1”接通，触点A与B分离时，电磁铁上端是_____极，定值电阻R0的阻值为_____Ω．

③在单刀双掷开关S与“l”接通情况下，左转指示灯L1亮暗交替闪烁工作10min，则整个电路消耗的电能为_____J．

⑵若小明体重是88kg，他驾驶电动平衡车在水平路面上以18km/h的速度匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.l倍，当耗能为锂电池总储存能量的50%时，则每个电动机的平均输出功率为_____W，平衡车行驶的路程是_____km．（锂电池的总储存能量=锂电池的能量密度×锂电池的总质量）

Answer 1

【答案】 较暗 较亮 N 24 1680 225 7.5

【解析】（1）①当单刀双掷开关S与“2”接通时，L2与R0串联，电路中电阻较大，电流较小，L2发光较暗，电磁铁中有电流通过，接着，衔铁被吸下，触点A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，电路中电阻较小，电流较大，L2发光较亮，此时，由于电磁铁中没有电流通过，衔铁被弹簧拉上去，触点A与B分离，电磁铁中又有电流通过，随后电磁铁又将衔铁吸下，如此循环，右转指示灯L2会亮暗交替闪烁.②由图知，电流从电磁铁下端流入，由安培定则可知，电磁铁上端是北极；由P＝求指示灯L1的阻值：RL＝ ＝＝6Ω，S与“1”接通,触电A与B分离时,L1与R0串联,由图象知灯泡两端电压UL＝1.2V，则R0两端的电压：U0＝UUL＝6V1.2V＝4.8V；由串联电路特点和欧姆定律有：IL＝IR,， ＝，即： ＝，解得：R0＝24Ω；③01s电路中电流I＝ 0.2A，电路消耗的电能：W1＝ULIt＝6V×0.2A×1s＝1.2J；当触点A与B接通时，电磁铁和电阻R0被短路，指示灯发光较亮，根据图象可知,此时指示灯两端电压为6V，此时电路中的电流：I′＝ ＝ ＝1A；1s1.5s电路消耗的电能：W2＝UI′t＝6V×1A×0.5s＝3J；指示灯交替工作10min整个电路消耗的电能：W＝(W1+W2)×＝(1.2J+3J)×400＝1680J.（2）平衡车和人的总质量为m总88kg总重力为：G总90kg电动平衡车在水平路面上匀速行驶，所以电动机的牵引力：F＝f＝0.1G总＝0.1×900N＝90N，平衡车的速度v因为P ＝Fv，而且动力来源驱动左右两个电动机，所以每个电动机平均输出功率：P＝Fv＝×90N×5m/s＝225W；由题知，耗能为锂电池总储存能量的50%，由表格数据知，电动机的能量转化效率为 75%，锂电池能量密度 0.25kWh/kg，锂电池的总质量2kg，所以电池提供电能用来做功的能量W＝50%×75%×0.25kWh/kg×2kg＝0.1875kWh＝6.75×105J，由W＝Fs可得平衡车行驶的路程：s＝＝7500m7.5km.