Question

在人類生活日臻高質量的今天，以開發和推廣電動汽車、多種替代燃料汽車為主要內容的“綠色汽車”工程在世界范圍內展開，電動汽車大致可分為可充電的蓄電池電動汽車和太陽能電動汽車等.替代燃料汽車開發的基本設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）有一電動汽車，電動機工作時的部分電路圖如圖甲所示，當電動機正常工作時，電流表、電壓表的示數分別是20 A和110 V，電動機的輸出功率為2 kW，求電動機的內阻.

（2）如圖乙為控制電動機轉動方向的雙刀雙擲開關，要求雙刀雙擲開關合在1、2接線柱上時，電動機工作使汽車前進，雙刀雙擲開關合在3、4接線柱上時使汽車后退，請按要求在虛線框內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，發動機的效率為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，即UI=P_輸出+I²r，得電動機的內阻

r=Ω=0.5 Ω.

（2）應將接線柱1和4，2和3分別用導線連接起來，這樣可使開關合在1、2接線柱上和合在3、4接線柱上時流過電動機的電流方向相反，從而使電動機的轉動方向發生改變.如圖所示.

（3）汽車以最大輸出功率P行駛，當牽引力與阻力平衡時速度最大，設為v_m，則F=F_f=，所以

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

汽車全程消耗的能量Q=

所以需要氫氣的質量為：

m==12.6 kg.