Question

電動(dòng)自行車是倍受人們青睞的一種交通工具，如圖所示．其主要結(jié)構(gòu)就是在原來的普通自行車的基礎(chǔ)上，增加了電動(dòng)機(jī)及供電、傳動(dòng)設(shè)備，它可以電動(dòng)騎行，亦可以腳踏騎行．電動(dòng)騎行時(shí)，蓄電池為車上的電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力；腳踏騎行時(shí)，與普通白行車相同．
下表是某型號(hào)電動(dòng)白行車主要技術(shù)參數(shù)．

整車	整車質(zhì)量	40kg
	最高車速	≤30km/h
	最大噪聲	≤62dB
蓄電池	電壓	48V
	容量	12A，h
電動(dòng)機(jī)	額定電壓	48V
	額定功率	240W

（1）仔細(xì)觀察電動(dòng)自行車的構(gòu)造，會(huì)發(fā)現(xiàn)很多地方用到了物理知識(shí)．請(qǐng)仿照下面的示例，再列舉三處應(yīng)用物理知識(shí)進(jìn)行設(shè)計(jì)的事例．
示例：電動(dòng)自行車的車座大而扁平，可減小壓強(qiáng)．
答：A

電動(dòng)自行車的輪胎上有凹凸不平的花紋，可增大摩擦

B

車把手有花紋，可增大摩擦

C

腳踏板上有花紋，可增大摩擦

（2）當(dāng)一個(gè)初三學(xué)生騎著電動(dòng)自行車在平直的公路上勻速行駛時(shí)，輪胎與地面的總接觸面積約為40cm²，此時(shí)路面受到的壓強(qiáng)約為多大？
（3）電動(dòng)自行車以額定功率行駛時(shí)通過電動(dòng)機(jī)線圈的電流是多大？
（4）蓄電池充足電后儲(chǔ)存的能量是多少？
（5）在蓄電池充足電后為電動(dòng)機(jī)供電的過程中，當(dāng)把儲(chǔ)存能量的80%提供給電動(dòng)機(jī)后就應(yīng)進(jìn)行充電．若電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為對(duì)自行車輸出機(jī)械能的效率為75%，電動(dòng)自行車在平直的公路上勻速行駛時(shí)受到的阻力為30N，則蓄電池充一次電最多能完全依靠?jī)?chǔ)存的電能連續(xù)行駛多遠(yuǎn)？
（6）從環(huán)保的角度來看，與摩托車相比，電動(dòng)自行車有什么優(yōu)缺點(diǎn)？（各列舉一條）

Answer 1

分析：（1）根據(jù)影響滑動(dòng)摩擦力的大小因素，從增大和減小摩擦的知識(shí)點(diǎn)去分析即可．
（2）估計(jì)中學(xué)生的質(zhì)量大約為50kg，電動(dòng)自行車對(duì)地面的壓力等于中學(xué)生和電動(dòng)車的重力之和，利用G=mg求出其大小，再根據(jù)壓強(qiáng)公式求出對(duì)地面的壓強(qiáng)．
（3）根據(jù)表格中數(shù)據(jù)可知額定功率和額定電壓，根據(jù)I=

P

U

求出額定電流．
（4）已知正常工作電壓和容量，根據(jù)W=UIt求出蓄電池一次充足電可儲(chǔ)存的能量；
（5）根據(jù)電動(dòng)自行車行駛克服阻力做功為W=fs，因蓄電池儲(chǔ)存能量的80%提供給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)工作時(shí)將電能轉(zhuǎn)化為對(duì)自行車輸出機(jī)械能的效率為75%，用于電動(dòng)自行車行駛克服阻力做功，即W×80%×75%=fs，就可以求出電動(dòng)車行駛的路程S．
（6）電動(dòng)自行車相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)來說，減少了尾氣和熱量的排放，以及噪聲的污染但蓄電池使用壽命短且廢棄后會(huì)環(huán)境有污染．

解答：解：（1）電動(dòng)自行車的構(gòu)造上蘊(yùn)含著豐富的物理知識(shí)：
①電動(dòng)自行車的輪胎上有凹凸不平的花紋，可增大摩擦；
②車把手有花紋，可增大摩擦；
③腳踏板上有花紋，可增大摩擦；
④車把的構(gòu)造是輪軸，省力；
⑤車輪是圓形的，滾動(dòng)摩擦比滑動(dòng)摩擦�。�
故答案為：A、電動(dòng)自行車的輪胎上有凹凸不平的花紋，可增大摩擦；
B、車把手有花紋，可增大摩擦；
C、腳踏板上有花紋，可增大摩擦．
（2）假設(shè)汽車人的質(zhì)量約為50kg，人騎車時(shí)對(duì)地面的壓力為人和車的重力之和，
則路面受到的壓強(qiáng)：P=

F

S

=

(m人+m車)g

S

=

(50kg+40kg)×10N/kg

40×10-4m2

=2.25×10⁵Pa
答：路面受到的壓強(qiáng)大約2.25×10⁵Pa．
（3）電動(dòng)自行車額定工作下的電流：
I=

P

U

=

240w

48v

=5A
答：電動(dòng)自行車以額定功率行駛時(shí)通過電動(dòng)機(jī)線圈的電流是5A．
（4）蓄電池儲(chǔ)存的電能：
W=UIt=48V×12A×3600s=2.07×10⁶J．
答：蓄電池充足電后儲(chǔ)存的能量是2.07×10⁶J．
（5）因?yàn)殡妱?dòng)自行車勻速行駛，所以f=F，據(jù)題意可得：W×80%×75%=fs
∴S=

W×80%×75%

f

=

2.07×106J×80%×75%

30N

=4.14×10⁴m
答：蓄電池充一次電最多能完全依靠?jī)?chǔ)存的電能連續(xù)行駛4.14×10⁴m．
（6）優(yōu)點(diǎn)：不會(huì)排放尾氣、噪音�。�
缺點(diǎn)：蓄電池一般使用一定時(shí)間后就需更換，廢棄后的電池易污染環(huán)境．

點(diǎn)評(píng)：電動(dòng)自行車是我們生活中比較常見的交通工具，電動(dòng)自行車用到了很多物理知識(shí)，也是中考的一個(gè)熱點(diǎn)，需要引起我們的注意．