Question

在人類生活日臻高質(zhì)量的今天，以開發(fā)和推廣電動(dòng)汽車、多種替代燃料汽車為主要內(nèi)容的“綠色汽車”工程在世界范圍內(nèi)展開，電動(dòng)汽車大致可分為可充電的蓄電池電動(dòng)汽車和太陽能電動(dòng)汽車等.替代燃料汽車開發(fā)的基本設(shè)想是使用汽油和柴油以外的燃料，到目前為止，可用作替代燃料的是天然氣、醇類、氫氣等.

（1）有一電動(dòng)汽車，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)的部分電路圖如圖甲所示，當(dāng)電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，電流表、電壓表的示數(shù)分別是20 A和110 V，電動(dòng)機(jī)的輸出功率為2 kW，求電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻.

（2）如圖乙為控制電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向的雙刀雙擲開關(guān)，要求雙刀雙擲開關(guān)合在1、2接線柱上時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作使汽車前進(jìn)，雙刀雙擲開關(guān)合在3、4接線柱上時(shí)使汽車后退，請(qǐng)按要求在虛線框內(nèi)完成接線柱間的線路連接.

（3）某氫氣燃料汽車，最大輸出功率為60 kW，行駛過程中所受阻力不變，為3×10³ N，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率為50％.已知每摩爾氫氣燃燒生成水蒸氣并放出285.8 kJ的熱量.若要求該汽車以最大速度行駛300 km，需要多少質(zhì)量的氫氣作燃料?

Answer 1

（1）0.5 Ω  （2）見解析（3）12.6 kg

解析：（1）輸入功率等于輸出功率與自身消耗的功率之和，由此可知P_輸入=P_輸出+P_內(nèi)，即UI=P_輸出+I²r，得電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻

r=Ω=0.5 Ω.

（2）應(yīng)將接線柱1和4，2和3分別用導(dǎo)線連接起來，這樣可使開關(guān)合在1、2接線柱上和合在3、4接線柱上時(shí)流過電動(dòng)機(jī)的電流方向相反，從而使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向發(fā)生改變.如圖所示.

（3）汽車以最大輸出功率P行駛，當(dāng)牽引力與阻力平衡時(shí)速度最大，設(shè)為v_m，則F=F_f=，所以

v_m==20 m/s,汽車以最大速度行駛300 km所用時(shí)間：t==1.5×10⁴ s

汽車全程消耗的能量Q=

所以需要?dú)錃獾馁|(zhì)量為：

m==12.6 kg.