Question

【題目】閱讀短文，回答問題。

電動平衡車

電動平衡車，又稱體感車，是一種時尚代步工具，它利用車體內(nèi)部的陀螺儀和加速度傳感器，來檢測車體姿態(tài)的變化，并利用伺服控制系統(tǒng)，精確地驅(qū)動左右兩個電動機進行相應(yīng)的調(diào)整，以保持系統(tǒng)的平衡。電動平衡車采用站立式駕駛方式，通過身體重心和操控桿來控制車體運行，采用鋰電池組作為動力來源驅(qū)動左右兩個電動機行駛。下表為某品牌電動平衡車的部分技術(shù)參數(shù)。

（1）如圖甲所示，科技興趣小組為平衡車設(shè)計的轉(zhuǎn)向指示燈電路。電路中電源電壓恒為6 V，指示燈L1、L2的規(guī)格均為“6 V 6 W”，R0為定值電阻，電磁鐵線圈及銜鐵的阻值忽略不計，不考慮指示燈電阻隨溫度的變化，當單刀雙擲開關(guān)S與“1”接通后，左轉(zhuǎn)指示燈L1會亮暗交替閃爍。在上述過程中，左轉(zhuǎn)指示燈L1兩端實際電壓UL隨時間，變化規(guī)律如圖乙所示。

①當單刀雙擲開關(guān)S與“2”接通時，電磁鐵中有電流通過，右轉(zhuǎn)指示燈L2發(fā)光_____（填“較亮”或“較暗”）。接著，銜鐵被吸下，觸點A與B接通，電磁鐵和電阻R0被短路，右轉(zhuǎn)指示燈L2發(fā)光_____（填“較亮”或“較暗”）。此時，由于電磁鐵中沒有電流通過，銜鐵被彈簧拉上去，觸點A與B分離，電磁鐵中又有電流通過，隨后電磁鐵又將銜鐵吸下，如此循環(huán)，右轉(zhuǎn)指示燈L2會亮暗交替閃爍。

②單刀雙擲開關(guān)S與“1”接通，觸點A與B分離時，電磁鐵上端是_____極。

（2）若小明體重是88 kg，他駕駛電動平衡車在水平路面上以18 km/h的速度勻速行駛時，受到的阻力是人與車總重的0.1倍，當耗能為鋰電池總儲存能量的50%時，則每個電動機的平均輸出功率為_____W，平衡車行駛的路程是_____km。（鋰電池的總儲存能量=鋰電池的能量密度×鋰電池的總質(zhì)量）

Answer 1

【答案】 較暗 較亮 N 250 6.75

【解析】(1)①開關(guān)S與“1”接觸時,電磁鐵中電流通過,燈L1與R0串聯(lián)，由串聯(lián)電路的電壓特點知,此時L1兩端電壓小于電源電壓6V,即小于其額定電壓6V,所以L1不能正常工作，發(fā)光較暗；銜鐵被吸下后,R0被短路,電路中只有L1連入電路,L1兩端電壓等于電源電壓6V,L1正常工作，發(fā)光較亮；②由圖知，電流從電磁鐵下端流入，由安培定則可知，電磁鐵上端是北極。(2) 車對水平地面的壓力：F＝G總＝(m車m人)g＝(12kg88kg)×9.8N/kg＝980N，電動平衡車在水平路面上勻速行駛，所以電動機的牽引力：F＝f＝0.1G總＝0.1×980N＝98N，因為P＝＝Fv，而且動力來源驅(qū)動左右兩個電動機，所以每個電動機平均輸出功率：P＝Fv＝×98N×5m/s＝245W；由題知，耗能為鋰電池總儲存能量的50%，由表格數(shù)據(jù)知，電動機的能量轉(zhuǎn)化效率為 75%，鋰電池能量密度 0.25kWh/kg，鋰電池的總質(zhì)量2kg，所以電池提供電能用來做功的能量W＝50%×75%×0.25kWh/kg×2kg＝0.1875kWh＝6.75×105J，由W＝Fs可得平衡車行駛的路程：s＝6888m＝6.89km.