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（如图甲），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，精确地驱动电机进行相应的调整，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，能量密度是指电池单位质量所输出的电能．

锂电池能量密度	0.25kWh/kg	自重	12kg
锂电池的总质量	2kg	最大载重	90kg
每个电动机的最大输出功率	350W	舒适速度	可达18km/h
电动机的能量转化效率	75%	陡坡	15°

（1）当人驾驶电动平衡车在水平路面上匀速直线运动时，下列说法中错误的是 ．
A.平衡车轮胎上的花纹是为了增大摩擦
B.平衡车刹车时由于具有惯性不能立即停止下来
C.平衡车的重力与地面对平衡车的支持力是一对平衡力
D.人对平衡车的压力与平衡车对人的支持力是一对相互作用力
（2）质量48kg的小明驾驶电动平衡车时，若每只轮胎着地面积约25cm2 ， 此时多水平地面压强是（取g=10N/kg）
（3）若小明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0.1倍，当耗能为锂电池总储存能量的50%时，每个电动机的平均输出功率为W．平衡车行驶的路程是 ．
（4）如图乙所示，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，电磁铁线圈及衔接的阻值忽略不计，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t变化规律如图丙所示． ①当单刀双掷开关S与“1”接触时，电磁铁中电流通过，左转指示灯L1发光（选填“较亮”或“较暗”），接着，衔铁被吸下，触电A与B接通，电磁铁和电阻R0被短路，左转指示灯L1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，触电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，左转指示灯L1会亮暗交替闪烁．
②单刀双掷开关S与“1”接通，触电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“1”接通情况下，左转指示灯L1亮暗交替闪烁工作1min，则整个电路消耗的电能为J．

Answer 1

【答案】
（1）C
（2）1.2×105
（3）150；11.25
（4）较暗；较亮；N；24；168
【解析】解：（1）A、轮胎上的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力．故A正确； B、平衡车刹车时由于具有惯性继续向原来的方向运动，所以不能立即停止下来．故B正确；
C、平衡车的重力小于地面对平衡车的支持力，不符合二力平衡的条件．故C错误；
D、人对平衡车的压力与平衡车对人的支持力大小相等、方向相反、在同一直线上、作用于两个不同的物体上，是一对相互作用力．故D正确．（2）车对水平地面的压力：F=G总=（m车+m人）g=（12kg+48kg）×10N/kg=600N，
车对水平地面的压强：
p= = =1.2×105Pa．（3）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=0.1×600N=60N，
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= ×60N×5m/s=150W；
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= = =11250m=11.25km；（4）①开关S与“1”接触时，电磁铁中电流通过，灯L1与R0串联，
由串联电路的电压特点知，此时L1两端电压小于电源电压6V，即小于其额定电压6V，所以L1不能正常工作，发光较暗；
衔铁被吸下后，R0被短路，电路中只有L1连入电路，L1两端电压等于电源电压6V，L1正常工作，发光较亮；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=U﹣UL=6V﹣1.2V=4.8V；
由串联电路特点和欧姆定律有：IL=IR ， 即： =
即： = ，
解得：R0=24Ω；③0～1s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；
1s～1.5s电路消耗的电能：W2=UI′t=6V×1A×0.5s=3J；
指示灯交替工作1min整个电路消耗的电能：W=（W1+W2）× =（1.2J+3J）×40=168J．
所以答案是：（1）C；（2）1.2×105；（3）150； 11.25；（4）①较暗；较亮（1 分）；②N； 24；③168．
【考点精析】关于本题考查的压强的大小及其计算和电功率的计算公式，需要了解压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa）；计算电功率公式：P =W/t ；P=UI ; 式中单位P→瓦(w)；W→焦；t→秒；U→伏（V）；I→安（A）计算电功率还可用公式：P=I2R和P= U2/R才能得出正确答案．