Question

高三物理题目，急求详细过程答案。谢谢了

有轨电车是一种公共交通工具，通常全在街道上行驶，列车只有单节，最多亦不过三节。由于电车以电力推动关系，车辆不会排放废气，因而是一种无污染的环保交通工具。现对设计中的某一有轨电车进行检测，其发动机是一直流电机，其内阻恒定。当电车以某一速度沿水平路线匀速行驶时，它的发动机需要电流 I＝100A，此时发动机的效率n＝0.9（发动机，传动系统等所受阻力忽略不计，效率n为输出的机械功率与消耗电功率之比）。当电车以同样速度沿某一倾斜路段向下行驶时发动机不需要电流。那么，当电车以同样速度沿同一倾斜路段向上行驶时，发动机需要多大的电流？上述过程阻力恒定且相等

Answer 1

根据发动机的效率公式n＝P出/P入可知
发动机的输出功率P出＝n*P入＝n*I^2*R
（1）当电车以某一速度沿水平路线匀速行驶时，电车受到两个力的作用而保持平衡，一是发动机的牵引力F，二是地面给它的摩擦力f，此时F＝f
所以牵引力做功等于摩擦力做功，设为W
（2）下坡时发动机不需要电流，即牵引力不做功，不需要牵引力，所以此时电车的重力在沿平行斜面方向的分力mgsina和摩擦力保持平衡，所以它们做功相等，还是W
（3）上坡时电车在沿斜面方向上的受到三个力的作用，牵引力F平行斜面向上，重力沿平行斜面向下的分力mgsina，平行斜面向下的摩擦力f，而保持平衡，所以牵引力F做功，与重力的分力、摩擦力做功之和相等，等于2W
所以发电机的功率就要提高到以前的2倍，即电流的平方提高了2倍，
因此此时的电流＝100倍根号2＝141A

Answer 2

发电机做功的功率 p = n I^2 R, 即正比于I。
平地做功为 W1，这也是摩擦力做功大小
下坡时电机不做功，且车动能不变，则重力做功等于摩擦力做功，也为W1
上坡时，由于车的动能还是不变，所以发电机做功等于重力和摩擦力二者做功之和，即2W1

这样发电机的功率就要提高到以前的2倍，即电流增加sqrt（2）~1.414倍，所以电流为141 A