Question

【题目】目前电能都是通过电网采用有线方式传输的．人们一直梦想能无线传输电能，梦想在日常生活中实现无线充电，甚至不用电池．现在一个科学研究小组在实验中取得了可喜的进展，也许人类的这一梦想不久就能实现．实现无线传输能量，涉及能量的发射、传播和接收．科学家曾经设想通过高耸的天线塔，以无线电波的形式将电能输送到指定地点，但一直没有在应用层面上获得成功，其主要原因是这类无线电波向各个方向传输能量．目前这项技术的最远输电距离还只能达到2．7米。如果像无线广播那样通过天线塔输送电能，接收器获得的功率P与它到天线塔的距离L相关，实验测量P和L的数据如下表：

（1）市场上支持无线充电的智能手机和充电器大部分采用“Qi”规格。如图甲所示，Qi技术的原理是，电流流过送电线圈产生磁场，受电线圈靠近该磁场时就会产生电流，给智能手机充电，下列实验与受电线圈处工作原理是相同的是（ ）

（2）根据上表中的数据可归纳出P和L2成 关系．

（3）为研究无线传输电能，某科研小组在实验室试制了无线电能传输装置，在短距离内点亮了灯泡，如图乙所示。实验测得，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的40%。若把甲线圈接入电压为220 V的电源，测得该线圈中的电流为0．2 A。这时，接在乙线圈上的灯泡恰能正常发光，则此灯泡的功率为 W；若用该装置给充电功率为10 W的电池充电，则损失功率为 W。

（4）如图丙所示，通过安置在插座上的电流转换器，将电能转换为超声波，电动小车上的接收器收到超声波讯号，可将其能量转换为电能为电池充电．已知：接收器接收到的超声波功率P与它和转换器间距离L的关系与题（2）相同（对应的常数不同），它将超声波能量转化为电能并储存在电池中的效率为50%，当小车与转换器间距离L0=1m时，接收器接收到的超声波功率P0= 8w。当小车在平直路面上匀速行驶时，所消耗的电池电能的80%用于维持小车匀速行驶，小车受到的阻力为32N。求：

当充电时小车与转换器之间距离L= 2m，则2h内所充电能可使小车按原速度匀速行驶多远？

Answer 1

【答案】（1）B （2）反比 （3）17．6 15 （4）180m

【解析】试题分析：（1） 电线圈靠近该磁场时就会产生电流，将机械能转化为电能，这是电磁感应现象，故选B；

（2）分析表中数据可知每组数据P和L2的乘积为1600是一定值，所以知P和L2成反比；

（3）由表中的前三组数据和最后一组数据可以看出PR 2 ＝1 600．将R＝5代入上式得P＝64，所以y＝64；将P＝25代入得R＝8，所以x＝8．（4）因为在无线传输过程中，电磁波向各个方向传播，无法有效地控制方向性，为了更多地接收到电磁波，就需要接收仪器和发射点之间有较短的距离及接收器，需有很大的体积．同时，向空间辐射较多的电磁波，对人体有害．

（3）无线电能传输装置的输入功率P=UI=220V×0．2A=44W，接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的40%。则灯泡的功率P1=44W×40%=17．6W;

接在乙线圈上的用电器获得的电能为输入甲线圈电能的40%,充电功率为10 W，则输入功率为，损失功率25W-10W=15W．

（4） 接收器接收到的超声波功率P与它和转换器间距离L的关系可得8W×（1m）2=P（2m），解得：P=2W

用于维持小车匀速行驶的功率：P1=2W×50%×80%=0．8W

用于维持小车匀速行驶所做的功:W=Pt=0．8W×7200s=5760J；

由W=fs可得，小车按原速度匀速行驶的距离s