Question

圖是常見的一種電動(dòng)自行車，使用前要先對(duì)車上的蓄電池充電．騎行時(shí)，蓄電池對(duì)車上的電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力．下表是這種電動(dòng)自行車的一些主要技術(shù)參數(shù)．

最高車速	≤30km/h	一次充電連續(xù)行駛里程	50km
蓄電池工作電壓	36V	充電時(shí)間	8h
一次充電耗電量	0.6kW?h	電動(dòng)機(jī)效率	80%
整車質(zhì)量	40kg	最大騎行噪聲	≤62dB

提示：電動(dòng)機(jī)效率指的是電動(dòng)機(jī)對(duì)自行車的牽引力所做的功與通過電動(dòng)機(jī)的電流所做的功的比值．小明騎電動(dòng)自行車在水平路面上以6m/s的速度勻速行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)對(duì)自行車的牽引力為20N．求：
（1）電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力的過程中，能量轉(zhuǎn)化是

電

能轉(zhuǎn)化為

機(jī)械

能．
（2）行駛1200s，電動(dòng)機(jī)對(duì)自行車的牽引力所做的功；
（3）電動(dòng)機(jī)電流所做的功和通過電動(dòng)機(jī)線圈的電流；
（4）該電動(dòng)自行車得一個(gè)輪胎與地面的接觸面積為100cm²，則一個(gè)60kg的人騎該電動(dòng)自行車在公路上行駛時(shí)對(duì)路面的壓強(qiáng)是多少？（ɡ=10N/㎏）
（5）若摩托車每行駛50km耗油1.2L，油價(jià)約5元/L，照明用電的電費(fèi)約0.5元/kW?h，請(qǐng)通過計(jì)算說明使用電動(dòng)自行車與摩托車哪種更經(jīng)濟(jì)．

Answer 1

分析：（1）判斷能量的轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵是分析清楚該過程中消耗了那種形式的能，進(jìn)而又產(chǎn)生了那種形式的能．
（2）同時(shí)還知道自行車的速度和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間，可計(jì)算出自行車所走的路程，又知道此時(shí)的牽引力，故據(jù)公式W=FS可計(jì)算該過程所做的功．
（3）知道電動(dòng)機(jī)對(duì)自行車的牽引力做的功和效率，可計(jì)算出電動(dòng)機(jī)中電流做的功；在據(jù)公式W=UIt可計(jì)算出此時(shí)電動(dòng)機(jī)中的電流．
（4）地面受到的壓力等于電動(dòng)車和人的重力之和，知道受力面積，根據(jù)公式P=

F

S

可求地面受到的壓強(qiáng)；
（5）計(jì)算出電動(dòng)車每行駛50km耗電的費(fèi)用和摩托車每行駛100km耗電的費(fèi)用，進(jìn)行比較得出誰(shuí)更經(jīng)濟(jì)．

解答：解：（1）電動(dòng)機(jī)在工作時(shí)，消耗電能，產(chǎn)生機(jī)械能，故是將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的過程．
（2）電動(dòng)機(jī)形式1200s所走的路程是：V=

S

t

，S=Vt=6m/s×1200s=7200J；故W=FS=20N×7200s=144000J；
（3）電動(dòng)機(jī)效率指的是電動(dòng)機(jī)對(duì)自行車的牽引力所做的功與通過電動(dòng)機(jī)的電流所做的功的比值．
即：η=

W有

W總

，
W_總=

W有

η

=

144000J

80%

=180000J；
據(jù)公式W=UIt可知，I=

W

Ut

=

180000J

36V×1200s

≈4.17A．
（4）自行車對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=（60kg+40kg）×10N/kg=1000N，
地面受到的壓強(qiáng)：
p=

F

S

=

1000N

100×10-4m2

=1×10⁵Pa；
（5）電動(dòng)車每行駛50km耗電的費(fèi)用為0.6kW?h×0.5元/kW?h=0.3元，
摩托車每行駛50km耗電的費(fèi)用為1.2L×5元/L=6元，
由此可知，每行駛50km的路程，電動(dòng)自行車比摩托車的費(fèi)用低很多，所以使用電動(dòng)車更經(jīng)濟(jì)；
答：（1）電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力的過程中，能量轉(zhuǎn)化是電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）行駛1200s，電動(dòng)機(jī)對(duì)自行車的牽引力所做的功是144000J；
（3）電動(dòng)機(jī)電流所做的功是180000J，通過電動(dòng)機(jī)線圈的電流4.17A；
（4）該電動(dòng)自行車得一個(gè)輪胎與地面的接觸面積為100cm²，則一個(gè)60kg的人騎該電動(dòng)自行車在公路上行駛時(shí)對(duì)路面的壓強(qiáng)是1×10⁵Pa；
（5）通過計(jì)算表明使用電動(dòng)自行車更經(jīng)濟(jì)．

點(diǎn)評(píng)：本題為力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)的綜合題，解決的是有關(guān)電動(dòng)自行車和摩托車的相關(guān)問題，有意義，能從基本參數(shù)表中得出有用信息并加以利用是本題的關(guān)鍵．