熱點03無人駕駛與電動汽車

熱點解讀

近年來，我國無人駕駛與電動汽車迅速發(fā)展，在與生活、生產(chǎn)、科技結(jié)合的情境中，經(jīng)常考察牛頓運動

定律、還常與功和能、電場和磁場等知識綜合進行考查。

（建議用時：40分鐘）

考點01

牛頓運動定律

1.傳統(tǒng)車輛剎車時使用機械制動方式，利用剎車裝置使車輛受到制動力（即阻力）而減速，將減小的動

能全部轉(zhuǎn)化成內(nèi)能。有些新能源電動車剎車時會使用一種"再生制動"方式，該方式在制動時能將汽車減

少的動能轉(zhuǎn)化為電能加以儲存利用，這些減少的動能也被稱為可回收的動能。

一輛質(zhì)量為〃?的電動汽車在平直路面上行駛，某一時刻同時開啟機械制動和再生制動，汽車的速度從

匕減為馬的過程，位移大小為占；此后，只開啟機械制動，直至汽車停止，汽車又向前行駛的位移大

小為迎。假設機械制動使汽車受到的制動力恒定，空氣阻力不計。

（1）求只開啟機械制動的過程，汽車受到的制動力大小/；

（2）求同時開啟機械制動和再生制動的過程，汽車可回收的動能品。

（3）從物體的運動情況確定其受力特征是力學研究的一個重要思路。為檢測再生制動的性能，在汽車

速度為%時，研究人員只開啟再生制動方式，測繪了汽車速度隨位移變化的關系圖線如圖所示，圖線

是一條直線，其斜率的絕對值為鼠根據(jù)加速度的定義，結(jié)合圖像，推導汽車加速度a隨v變化的規(guī)律

及受到的制動力/隨v變化的規(guī)律。

2.某智能電動汽車質(zhì)量為2000kg,可通過電機進行驅(qū)動和制動。在驅(qū)動模式下，由動力電池向輪轂內(nèi)的

電機供電，從而驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動；其制動模式有兩種，一種是"動力回饋"模式，由車輪帶動電機內(nèi)線圈轉(zhuǎn)

動，向動力電池反向充電。該模式下僅線圈提供的阻力為車重的0.3倍，同時汽車行駛過程中始終受

到一個外界施加的阻力，大小恒為0.1倍車重。第二種模式為剎車制動模式，該模式下不進行"動力

回饋"，行車電腦控制汽車減速的加速度大小恒為8m/s2。在某段直線行駛過程中，該智能電動汽車正

以108km/h的速度勻速行駛，毫米波雷達發(fā)現(xiàn)正前方55m處有一勻速行駛的汽車，速度為36km/h,

輔助駕駛系統(tǒng)立刻先通過"動力回饋"模式制動，中途某處，啟動剎車制動，恰好在距離前車6m處將車

速減至36km/h,實現(xiàn)跟車勻速行駛。求：

（1）智能汽車在"動力回饋"模式下減速的加速度大小為多少？

（2）智能汽車從開始制動到恰好實現(xiàn)跟車勻速行駛，汽車經(jīng)歷的總時間為多少？

（3）若"動力回饋"制動過程中線圈通過克服安培力做的功實現(xiàn)了將部分機械能轉(zhuǎn)化為電池儲存的電

能，轉(zhuǎn)化效率為90%,則該次“動力回饋”制動過程中儲存的電能有多少焦耳？

3.新能源汽車，是指采用新型動力系統(tǒng)，完全或者主要依靠新型能源驅(qū)動的汽車，包括插電式混合動力

（含增程式）汽車、純電動汽車和燃料電池汽車等。新能源汽車在設計階段要對各項性能進行測試。

某次新能源汽車性能測試中，如圖甲顯示的是牽引力傳感器傳回的實時數(shù)據(jù)，但由于機械故障，速度

傳感器只傳回了第25s以后的數(shù)據(jù)，如圖乙所示。已知汽車質(zhì)量為1500kg,若測試平臺是水平的，且

汽車由靜止開始做直線運動，所受阻力恒定。求：

（1）18s末汽車的速度是多少？

（2）前25s內(nèi)汽車的位移是多少？

八F/（xlON）fv/（m-s-1）

9一

1.5--：____

1------1'I

1|??

061830t/s025t/s

甲乙

4.隨著科技的發(fā)展，汽車無人駕駛技術日益成熟。某自動配送小型無人駕駛貨車質(zhì)量為400kg,額定功率

為18kW。某次試運行測試時，進行了如下操作：

（1）貨車由靜止啟動做勻加速直線運動，3s內(nèi)前進了4.5m,求3s末速度的大小；

（2）在進行貨車避障能力測試時，該車以10m/s速度勻速行駛，正前方11m處突然出現(xiàn)障礙物，從探

測到障礙物到作出有效操作的時間為0.1s,則該車至少應以多大的加速度剎車才能避免碰撞？

（3）該貨車在平直道路行駛，所受阻力為其重力的0.1倍，某時刻輸出功率為6kW,速度大小為

5m/s,重力加速度g取lOm/s"求此時貨車加速度的大小。

5.社會發(fā)展，交通事故日益增多，無人駕駛技術的發(fā)展有望解決這一問題；若一輛總質(zhì)量為河的公交車

與一輛總質(zhì)量為加的轎車在一條直道上勻速相向行駛，因駕駛員注意力分散致使兩車突然發(fā)生正碰并

且同時停下來，從發(fā)生碰撞到停下所經(jīng)歷的時間為△/.

（1）求兩車碰撞前的速度大小之比；

（1）若公交車駕駛員的質(zhì)量為%°,發(fā)生事故前瞬間公交車的速率為V。，因駕駛員系了安全帶在事故過

程中駕駛員沒有受傷，求在此過程中，駕駛員受到安全帶作用力的平均值；

（3）若兩車在行駛時，駕駛員同時踩下剎車，剎車后車輪不再轉(zhuǎn)動，兩車均做勻變速直線運動,恰好在

接觸前瞬間停下，兩車在剎車過程中行駛的距離相等，求公交車和轎車的車輪與地面間的動摩擦因數(shù)

之比。

6.2020年9月15日，百度聯(lián)手央視新聞全程直播“萬物智能一百度世界2020”大會。大會上介紹了無人

駕駛技術的商業(yè)前景，并且將加速中國自動駕駛大規(guī)模商業(yè)化部署，不久的將來將有無人駕駛車輛馳

聘在大街小巷。無人駕駛車輛通過多種傳感器檢測路況環(huán)境，確保行駛安全。某測試車質(zhì)量為加=5乙

沿一足夠長、傾角。=37。的直斜坡公路以％=36km/h的速度勻速下坡，傳感器檢測發(fā)現(xiàn)車頭正前方

%=15m處有一騎行者正以3=18km/h的速度勻速下坡，測試車立即啟動剎車系統(tǒng)做勻減速運動。

問：

（1）為了不撞上騎行者，測試車剎車時加速度a的大小至少為多少？

（2）為了確保行車安全，無人駕駛車輛設計時考慮了多種可能性。若測試車下坡剎車時車輪被抱死，

測試車恰好不能撞到騎行者，則測試車車頭距離騎行者多遠時開始剎車？（已知測試車輪胎與路面間

的動摩擦因數(shù)為〃=0.8,S沿37。=0.6,8$37。=0.8,重力加速度g=lOm/s?）

曲線運動

7.無人機快遞（UAVExpress）,即通過利用無線電遙控設備和自備的程序控制裝置操縱的無人駕駛的低空

飛行器運載包裹，自動送達目的地，其優(yōu)點主要在于解決偏遠地區(qū)的配送問題，提高配送效率，同時

減少人力成本。缺點主要在于惡劣天氣下無人機會送貨無力，在飛行過程中，無法避免人為破壞等。

順豐快遞已有，但未大范圍使用。如圖，無人機以%=2m/s的速度水平向右勻速飛行，在某時刻釋放

了一個質(zhì)量為1kg的小球，釋放后無人機飛行速度不變。經(jīng)過2s后小球落地，空氣阻力忽略不計，g

取lOm/s?o

（1）求小球釋放點與落地點之間的水平距離；

(2)求小球落地時，重力的瞬時功率；

(3)求小球落地時，小球和無人機之間的距離。

8.電動汽車如今漸漸成為道路上主流，為了測試某一電動汽車性能，在一個封閉測試場進行了測試，如

圖，測試長上坡路段為一段傾斜角6=37。的斜面斜面N2與弧面相切于5點。質(zhì)量為

機=2560kg的汽車從斜面底部/點由靜止開始沿著斜面啟動。已知汽車受到斜面的阻力與車對斜

面的壓力的比值為〃=0.25。汽車在斜面48上先做加速度為2m/Sz的勻加速直線運動，12s時汽車達

到額定功率，隨后汽車保持額定功率繼續(xù)運動，汽車到達3點前已經(jīng)達到最大速度%到達2點

后，立即關閉發(fā)動機，汽車繼續(xù)沿著圓弧向上滑行，圓弧路面阻力較小，忽略不計，不計空氣阻力，

已知g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,汽車可視作質(zhì)點。求：

⑴汽車勻加速直線運動過程中的最大速度匕及牽引力R

(2)汽車在斜面AB上能到達的最大速度'吠；

⑶若弧面半徑可調(diào)，且汽車沿弧面2c運動過程中不脫離弧面，則汽車通過最高點C的最大速度(結(jié)

果用根式表示)。

9.電動汽車BEV是指以車載電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通安全法規(guī)各項要求的車

輛。某汽車廠家設計一款小型電動汽車，其額定功率為21左小、質(zhì)量700kg,出廠之前要進行一系列的

車輛動力性能和安全性能的測試。

(1)當此電動汽車在平直道路上測試時受到恒為車重0.1倍的阻力，求汽車在平直道路上的最大速度

(g=10m/s2)；

(2)當此電動汽車在水平彎道上測試時，已知輪胎與地面的動摩擦因數(shù)為0.25,彎道的半徑為

160m,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，求汽車通過水平彎道的最大安全速度(g=10m/s2)。

考點03

功和能

10.一輛國產(chǎn)"無人駕駛"電動汽車在平直公路上行駛，它由靜止開始啟動后汽車電腦系統(tǒng)收集到的汽車所

受牽引力廠和汽車速度工倒數(shù)關系如圖所示，已知汽車行駛過程中所受阻力恒定，且為車重的左倍，

V

hO.l,g=10m/s2,沒汽車最大車速為30m/s,則汽車的速度大小為12m/s時，汽車的加速度大小為

()

A.0.9m/s2B.lm/s2

11.我國在人工智能和無人駕駛技術方面已取得較大突破。為早日實現(xiàn)無人駕駛，某公司對汽車性能進行

了一項測試，讓質(zhì)量為加的汽車沿一山坡直線行駛。測試中發(fā)現(xiàn)，下坡時若只關掉油門，則汽車的速

度保持不變；若以恒定的功率尸上坡，則從靜止啟動做加速運動，發(fā)生位移x時速度剛好達到最大值

%，假設汽車在上坡和下坡過程中所受路面阻力大小恒定且相等，山坡的傾角為凡忽略空氣阻力的

影響，下列說法正確的是()

A.關掉油門后的下坡過程，坡面對汽車的支持力等于加gsin。

P

B.路面對汽車的阻力大小為一

%

C.上坡過程中，汽車從靜止啟動到速度剛好增至％,所用時間為4〃?gxsind+"?%2

2P

一2x

D.上坡過程中，汽車從靜止啟動到速度剛好增至%，所用時間等于1

12.為了測試某新能源汽車的性能，無人駕駛的新能源汽車在封閉的平直測試路段從靜止開始運動，該汽

車的速度v與時間，的關系圖像如圖所示，0~10s對應的圖線為過原點的直線，10s時汽車的功率恰好

達到額定功率，之后維持額定功率不變。已知該汽車的質(zhì)量為2000kg,汽車在測試路段運動時受到的

阻力大小恒為汽車重力的g,取重力加速度大小g=10m/s2。下列說法正確的是（）

A.該汽車的額定功率為8.0xl（）4w

B.5s末該汽車的牽引力大小為8X1（）3N

C.該次測試中汽車的最大速度為30m/s

D.%~%+10s內(nèi)汽車行駛的路程為600m

13.如圖，無人駕駛小車在水平段以恒定功率200W、速度5m/s勻速行駛，在斜坡尸。段以恒定功率

580W、速度2m/s勻速行駛。已知小車的質(zhì)量為50kg,MN=PQ=20m,段的傾角為30。，重力

加速度g取lOm/sz,不計空氣阻力。下列說法正確的是（）

B.從M到N,小車克服阻力做功800J

C.從尸到。，小車重力勢能增加

D.從P到。，小車克服阻力做功800J

14.如圖所示，載有防疫物資的無人駕駛小車，從M點以恒定功率300W啟動，經(jīng)過15s到達N點，此時

速度10m/s,此后以恒定速率運動到P點，小車從P點到0點克服摩擦力做功2000J,在未到達0點

之前關閉發(fā)動機，最終恰好停在。點。已知小車總質(zhì)量為20kg,MN=PQ=20m,尸。段的傾角為

30。，重力加速度g取10m/sz,不計空氣阻力。下列說法正確的有（）

2

A.從〃■到N,小車做勻加速直線運動，加速度大小為§m/s2

B.從M到N,小車受到的摩擦力大小為175N

C.從尸到0,小車重力勢能增加4000J

D.從P到。，小車發(fā)動機做功3000J

15.如圖，載有防疫物資的無人駕駛小車，在斜坡段以恒定功率100W、速度2m/s勻速行駛，在水平

尸。段以恒定功率3200W、速度8m/s勻速行駛，已如小車總質(zhì)量為50kg,其中九W段的傾角為30。，

長度2=20m,重力加速度g取10m/s2,不計空氣阻力，求：

（1）水平段從尸到。，小車牽引力巴的大小；

（2）傾斜段從M到N,小車克服摩擦力做功叫一

考點04

電磁學

15.（24-25高三上?天津南開?期末）電動汽車制動時可利用車輪轉(zhuǎn)動將其動能轉(zhuǎn)換成電能儲存起來。制動

時車輪轉(zhuǎn)動帶動磁極繞固定的線圈旋轉(zhuǎn)，在線圈中產(chǎn)生交變電流。若"0時磁場方向恰與線圈平面垂

直，磁極位置如圖甲所示，磁極勻速轉(zhuǎn)動，線圈中的電動勢隨時間變化的關系如圖乙所示。將兩磁極

間的磁場近似視為勻強磁場，下列說法正確的是（）

甲乙

A.1=0時線圈中磁通量為0,磁通量變化率最大

B.”4時線圈中電流方向由P指向Q

2F

C.0?4過程，線圈中的平均感應電動勢大小為三

71

2位

線圈中的電動勢瞬時值表達式為

D.e=&cos亍

16.（24-25高二上?湖南長沙?階段練習）鋰離子電池已被廣泛地用于智能手機、智能機器人、電動自行

車、電動汽車等領域，鋰離子電池主要依靠鋰離子（Li+）在電池內(nèi)部正極和負極之間移動來工作，某

款手機充電鋰離子電池的標識如圖所示。下列說法正確的是（）

鋰離子電池BLP565

標準電壓：3.8V

電池容量：1900mAh

執(zhí)行標準：GB/T18287-2013

A.該鋰離子電池放電時，鋰離子從正極運動到負極

B.該鋰離子電池把化學能轉(zhuǎn)化為電能的本領比電動勢為1.5V的干電池弱

C.該鋰離子電池充滿電后可貯存約2.6X104J的電能

D.若該鋰離子電池的待機電流為15mA,則其最長待機時間約為96h

17.（24-25高三上?重慶?開學考試）電動汽車充電站變壓器如圖所示，輸入電壓為10kV,輸出電壓為

220V,每個充電樁輸入電流16A,設原副線圈匝數(shù)分別為4、%，輸入正弦交流的頻率為50Hz,則下

列說法正確的是（）

充

電

樁

A.交流電的周期為50s

B.原副線圈匝數(shù)比々：叼=500：U

C.輸出的最大電壓為220V

D.若10臺充電樁同時使用，輸入功率為160kW

18.（2024?黑龍江?模擬預測）電容儲能已經(jīng)在電動汽車、風力發(fā)電等方面得到廣泛應用。某同學設計了圖

甲所示電路，探究不同電壓下電容器的充、放電過程和測定電容器的電容。器材如下:

電容器C（額定電壓10V,電容標識不清）;

電源￡（電動勢12V,內(nèi)阻不計）；滑動變阻器4（最大阻值20。）；

電阻箱鳥（阻值0~9999.9。）；電壓表V（量程15V,內(nèi)阻較大）；

開關、S2,電流傳感器，計算機，導線若干。

圖丙

（1）按照圖甲連接電路，閉合開關斯、斷開開關S2,若要升高電容器充電電壓，滑動變阻器A的滑片

應向端滑動（選填"。"或"6"）.

⑵當電壓表的示數(shù)為5=3V時，調(diào)節(jié)冬的阻值，閉合開關S2,通過計算機得到電容器充電過程電流

隨時間變化的圖像；保持此的阻值不變，斷開開關跖，得到電容器放電過程電流隨時間變化的圖像,

圖像如圖乙所示。測得，=6mA,則此=Qo

⑶重復上述實驗，得到不同電壓下電容器的充、放電過程的電流和時間的圖像，利用面積法可以得到

19.（23-24高三下?北京海淀?階段練習）新型電動汽車在剎車時，電動機的線圈會充當"發(fā)電機"角色，由

車輪帶動來回收能量。為研究方便，發(fā)電機可抽象為如圖1所示模型：兩磁極間勻強磁場的磁感應強

度大小為3、長方形線圈面積為S,匝數(shù)為小整個線圈都處于磁場中，可繞轉(zhuǎn)軸。自由轉(zhuǎn)動，線圈

外接有阻值為R的純電阻負載，忽略線圈的電阻。電動汽車的質(zhì)量為

（1）若電動汽車剎車時受到的地面摩擦等阻力與發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)動提供的剎車制動力相比可以忽略，

即該模型中，剎車時汽車受到的阻力完全由線圈轉(zhuǎn)動導致，汽車失去的動能全部用來發(fā)電。

設在汽車剎車過程中某一時刻，線圈平面和磁場恰好平行，已知此時線圈轉(zhuǎn)動角速度為外，汽車在水

平路面上的瞬時速度為W。求此時：

a.發(fā)電機工作回路中電功率的大小；

b.汽車線圈提供的制動力的大小。

(2)若電動汽車受到地面摩擦阻力恒為7,線圈提供的制動力與線圈轉(zhuǎn)動的角速度成正比，比例系數(shù)

為鼠經(jīng)過時間/。，汽車的速度由％減為0。

a.在圖2中定性作出汽車剎車過程中速度隨時間的變化圖線;

b.求汽車減速過程中發(fā)電機線圈轉(zhuǎn)過的圈數(shù)M

圖1圖2

20.(2024?天津紅橋?二模)我國在高鐵列車和電動汽車的設計和制造領域現(xiàn)在處于世界領先水平，為了節(jié)

約利用能源，在“剎車”時采用了電磁式動力回收裝置，可將部分動能轉(zhuǎn)化為電能并儲存起來。如圖所

示為該裝置的簡化模型，在光滑的水平面內(nèi)，一個"日"字形的金屬線框，各邊長/=0.5m,其中CD、

JK、AW邊電阻均為A=CM,ON電阻可忽略，線框以%=9m/s速度沖進寬度也為/,磁感

應強度8=0.4T的勻強磁場，最終整個線框恰好能穿出磁場，忽略空氣阻力的影響，求：

(1)線框剛進磁場時流過的電流大小和方向，并指出M、N哪端電勢高；

(2)整個線框的質(zhì)量%;

(3)A/N邊穿過磁場過程中，邊中產(chǎn)生的焦耳熱。。

：XXX

XXX

B

XXX

XXX

：XXX

考點05

熱學、光學

21.汽車無人駕駛技術常用的是ACC自適應巡航控制，其使用的傳感器主要有毫米波雷達，該雷達會發(fā)射

和接收調(diào)制過的無線電波。如圖所示，無人車與前車沿同一道路同一方向做勻速直線運動，無人車上

的雷達發(fā)射和接收的無線電波的頻率分別為/和/,則不正確的是（）

無人車前車

A.無人車與前車都靜止時，了一定等于/

B.無人車速度等于前車的速度時，/一定等于/

C.無人車速度大于前車的速度時，/一定小于/

D.無人車速度小于前車的速度時，/一定小于/

22.無人駕駛汽車是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境，自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達預定目標的智能

汽車，國內(nèi)外各大企業(yè)正在緊密布局發(fā)展之中。其核心設備是各種車載傳感器，如圖像傳感器（可見

光和紅外攝像頭）、超聲波雷達、激光雷達以及毫米波雷達。以下關于各種光和波的說法正確的是

（）

A.超聲波和毫米波一樣都能在真空中傳播

B.紅外線的光子能量比可見光的小

C.真空中激光的傳播速度比毫米波的大

D.可見光能發(fā)生偏振現(xiàn)象，而超聲波不能

23.北京房山霞云嶺有一條會唱歌的公路。當車輪以55km/h的最佳設計速度壓到路面上條狀音樂標線時，

歌曲《沒有共產(chǎn)黨就沒有新中國》便會傳人耳畔。音樂公路的基本原理是：按照一定的規(guī)律在路面上

施劃熱熔標線，標線頂面高于路面，車輪開過就會上下震動，發(fā)出聲音。已知該路段總長度為

572m,C大調(diào)do音符的頻率為260Hz,其對應兩相鄰標線中心的距離為/,標線寬度為d,國產(chǎn)標

準小型電動汽車百公里耗電為15kW-h,不考慮多普勒效應，下列說法正確的是（）

局部放大圖

A.車速越高，音調(diào)越低B.d~0.06m

C.I?0.06mD.聽完歌曲汽車耗電0.0858kW?h

24.汽車輪胎內(nèi)氣體的壓強約為250kPa。已知常溫常壓（27。（2,lOOkPa）下空氣的密度約為1.29kg/m3。

（1）試估算輪胎內(nèi)部的空氣密度；

（2）對于總質(zhì)量為1噸重的電動汽車，試估算汽車輪胎與地面接觸的總面積。

（3）當溫度過低時，若不補充氣體，則輪胎有胎壓過低的風險。對于常溫時正常胎壓的輪胎，忽略

輪胎的形變，當溫度降低到多少攝氏度時，胎壓會降到230kPa這個具有危險性的低壓狀態(tài)。若此時

給輪胎充氣使其氣壓回到250kPa,請問此時胎內(nèi)空氣密度是多少？

25.我國自主知識產(chǎn)權首艘智能研究與實訓兩用無人駕駛船將在今年交付。該自動駕駛船有多達1.5萬個

自動化控制點，是普通船只的30多倍，船上還搭載了4G和5G網(wǎng)絡系統(tǒng)，多了智能航行、智能平

臺、智能機艙、智能船體等智能系統(tǒng)，可保障行船大數(shù)據(jù)迅速傳輸。如圖所示，某港口中水的深度為

18m,該無人船沿"N方向行駛，某時刻探測到正下方的水底部尸點有一單色光源，當船繼續(xù)沿直線

運動24m到達N點時恰好探測不到（看不到）光源并停止運動。已知光在真空中傳播速度為

3.0xl08m/s,求：

（1）港口區(qū)域水的折射率（結(jié)果用分數(shù)表示）；

（2）此時單色光源發(fā)出的光到達探頭所在處水面的時間。

無人駕駛船

P

考點06

實驗

26.近年來，研發(fā)的“刀片電池”使電動汽車的安全性能邁上一個新臺階.某電動汽車的“電池包"兩端

最大電壓為384V,整個"電池包"由15節(jié)刀片電池串聯(lián)而成，每個刀片電池由8塊磷酸鐵鋰電芯串聯(lián)

而成.現(xiàn)提供的器材有：一塊磷酸鐵鋰電芯、電阻箱及（最大阻值為999.9。）、電流傳感器（測量范圍

0~10mA,電阻為100。）、定值電阻4=50。、開關S和若干導線，某同學為了測量一塊磷酸鐵鋰電芯

的電動勢E和內(nèi)電阻廠，設計電路如圖所示，實驗步驟如下：

（1）由題中信息可估算一塊磷酸鐵鋰電芯電動勢為V；

（2）閉合開關S前，將電阻箱A的阻值調(diào)到最大值；

（3）閉合開關S后，減小電阻箱R的阻值，電流傳感器的示數(shù)/將（選填"增大"或"減小"）；

（4）多次記錄電流傳感器的示數(shù)/（A）和電阻箱R（Q）相應的阻值，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為:-尺圖像；

（5）由;-R圖像獲得圖像的斜率大小為左=1,縱截距大小為方=34,則所測得的磷酸鐵鋰電芯的電

動勢為E=V,內(nèi)阻為廠=Q。（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

27.電動汽車使用的電源一般由許多小型鋰電池串并聯(lián)組成，有小組設計實驗測定某一節(jié)鋰電池的電動勢

和內(nèi)阻，如圖甲所示，其中單位角度對應電阻絲的阻值為力主要實驗步驟如下：

（1）將器材如圖甲所示連接。開關閉合前，金屬夾應夾在電阻絲的（選擇："/"或"2"）

端；

（2）改變金屬夾的位置，閉合開關，記錄每次接入電路的電阻絲對應的圓心角6和電流表示數(shù)/,得

到多組數(shù)據(jù)，并作出圖像如圖乙所示。其中圖線斜率為左，與縱軸截距為6,則該節(jié)鋰電池的電動勢

和內(nèi)阻可表示為￡=,r=o（用以、k、b、力表示）

28.電容儲能已經(jīng)在電動汽車、風力發(fā)電等方面得到廣泛應用。某同學設計了圖甲所示電路，探究不同電

壓下電容器的充、放電過程和測定電容器的電容。器材如下：

電容器C（額定電壓10V,電容標識不清）；

電源E（電動勢12V,內(nèi)阻不計）；滑動變阻器4（最大阻值20。）；

電阻箱&（阻值0?9999.9。）；電壓表V（量程15V,內(nèi)阻較大）；

開關&、S2,電流傳感器，計算機，導線若干。

接計算機

（1）按照圖甲連接電路，閉合開關以、斷開開關S?,若要升高電容器充電電壓，滑動變阻器A的滑片

應向端滑動（選填"/或%”）。

⑵當電壓表的示數(shù)為5=3V時，調(diào)節(jié)冬的阻值，閉合開關S2,通過計算機得到電容器充電過程電流

隨時間變化的圖像；保持此的阻值不變，斷開開關勒,得到電容器放電過程電流隨時間變化的圖像,

圖像如圖乙所示。測得，=6mA,則此=Qo

⑶重復上述實驗，得到不同電壓下電容器的充、放電過程的電流和時間的圖像，利用面積法可以得到

UN

圖丙

⑷實驗發(fā)現(xiàn)，相同電壓下電容器充、放電過程的電流和時間的圖像中的，總是略大于4,其原因

是o

29.近年來，研發(fā)的"刀片電池”使電動汽車的安全性能邁上一個新臺階。某電動汽車的“電池包"兩端最大

電壓為384V,整個"電池包"由15節(jié)刀片電池串聯(lián)而成，每個刀片電池由8塊磷酸鐵鋰電芯串聯(lián)而

成。現(xiàn)提供的器材有：一塊磷酸鐵鋰電芯、電阻箱R（最大阻值為999.9Q）、電流傳感器（測量范圍

0~10rnA,電阻為100。）、定值電阻凡=50Q、開關S和若干導線，某同學為了測量一塊磷酸鐵鋰電芯

的電動勢E和內(nèi)電阻入設計電路如圖所示，實驗步驟如下：

（1）由題中信息可估算一塊磷酸鐵鋰電芯電動勢為V；

（2）閉合開關S前，將電阻箱R的阻值調(diào)到最大值；

（3）多次記錄電流傳感器的示數(shù)/（A）和電阻箱及（Q）相應的阻值，并將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為;-R圖像；

（4）由1-R圖像獲得圖像的斜率大小為左=1,縱截距大小為6=34,則所測得的磷酸鐵鋰電芯的電

動勢為E=V,內(nèi)阻為廠=0（結(jié)果均保留2位有效數(shù)字）

30.因電動汽車充電比燃燒汽油更便宜，故電動汽車更受到市場的歡迎。某興趣小組為了測量某電動汽車

上安裝的電池的電動勢￡（300V-400V）和內(nèi)阻廠（0?10C）,利用實驗室現(xiàn)有器材進行了如下實驗。

乙

⑴實驗室只有一個量程為100V,內(nèi)阻為&=5k。的電壓表，現(xiàn)把此電壓表改裝成量程為400V的電壓

表，需（填"串聯(lián)"或"并聯(lián)"）一個阻值為凡=kQ的電阻，然后再測量電池的電動勢

和內(nèi)阻。

（2）該興趣小組將電阻箱尺和改裝后的電壓表（電壓表的表盤沒有改變，示數(shù)記為U）連接成如圖甲所

示的電路，來測量該電池的電動勢和內(nèi)阻，根據(jù)電阻箱接入電路的阻值R和電壓表的示數(shù)U作出

圖像，如圖乙所示，則該電池的電動勢E=_______V、內(nèi)阻廠=_________Qo（結(jié)果取三位有效

RU

數(shù)字）

⑶由實驗可知，電池電動勢的測量值________（填"大于""等于"或"小于"）真實值；內(nèi)阻的測量值—

（填"大于""等于"或"小于"）真實值。

31.某物理實驗小組看到一則消息：鋰硫電池的能量密度高，可使電動汽車的續(xù)航從500km提升至

1500km,提升三倍，手機一個星期都不需充電。這激起了同學們對電池的研究熱情，他們從市場上

買來一新款電池，要測量這款電池的電動勢和內(nèi)阻，并利用這個電池提供電能測量一未知電阻的阻

值，設計了如圖甲所示的實驗電路。器材如下：

A.待測電池B.待測電阻4（約80）

C.電流表A1（量程1A、內(nèi)阻很小）D.電流表A2（量程3A、內(nèi)阻很小）

F.開關一只，導線若干

（1）將電阻箱阻值調(diào)到最大，閉合開關S,改變電阻箱的阻值使兩電表有適當?shù)闹担涗涬娮柘渥柚?/p>

并讀取兩電表的讀數(shù)，重復上述操作；

（2）根據(jù)記錄的電流表A1的讀數(shù)人和電流表A2的讀數(shù)人，以｝為縱坐標，以對應的電阻箱阻值的

倒數(shù)!為橫坐標，得到的圖像如圖乙所示.則圖像在縱軸的截距為,待測電阻段=

。（結(jié)果保留兩位有效數(shù)字）；因兩電表存在一定的內(nèi)阻，會對電阻測量引起誤差的是（填

"八1"或"人2”），且測量值________（填"大于"或"小于"）真實值；

（3）圖丙是以電流表A1的讀數(shù)為橫坐標，以電流表A?的讀數(shù)為縱坐標得到的結(jié)果.由圖可求得電池

的電動勢片=V,內(nèi)阻廠=Q（結(jié)果均保留三位有效數(shù)字）。

<1

拓展培優(yōu)練

1.新能源汽車時代一項重要的技術是動能回收系統(tǒng)。其原理如圖甲所示，當放開加速踏板時，汽車由于

慣性會繼續(xù)前行，此時回收系統(tǒng)會讓機械組拖拽發(fā)電機線圈，切割磁感線產(chǎn)生感應電流，當逆變器輸

入電壓高于Uc時，電機可以為電池充電，當電壓低于4時，動能回收系統(tǒng)關閉。將質(zhì)量為M的電動

汽車的動能回收系統(tǒng)簡化為如圖乙所示的理想模型，水平平行寬為乙的金屬導軌處于豎直方向的磁感

應強度為2的勻強磁場中，金屬板的質(zhì)量等效為汽車的質(zhì)量，金屬棒在導軌上運動的速度等效為

汽車速度，將動能回收系統(tǒng)的電阻等效為一外部電阻凡求：

（1）當逆變器輸入電壓等于心時，汽車的速度vc;

（2）電動汽車以速度v（v>vc）開始制動時，由動能回收系統(tǒng)產(chǎn)生的加速度的大小

（3）電動汽車以〃倍（"大于1）%行駛時，突發(fā)情況采取緊急制動，動能回收系統(tǒng)開啟時傳統(tǒng)機械

制動全程介入，傳統(tǒng)機械制動阻力與車速成正比/=衣。速度降為心時，動能回收系統(tǒng)關閉，傳統(tǒng)機

械制阻力變?yōu)檐囍氐摹ū叮阎到y(tǒng)開啟時長為3重力加速度為g。若動能的回收率為〃，則

a.制動過程中被回收的動能相一

b.制動過程電動汽車的總位移x。

電機

逆變器

片口」發(fā)電機RxxXXXX

電

池xxXXXX

電池口發(fā)動機

XXXXXX

能量回收

甲乙

2.隨著全球能源危機加劇，電動汽車逐漸成為家庭購車的首選.小明同學晚上坐電動汽車回家時看到一

個現(xiàn)象：當汽車的電動機啟動時，汽車的車燈會瞬時變