Question

10．電動自行車以其輕便、經(jīng)濟、環(huán)保倍受消費者青睞．某型號電動自行車的主要技術參數(shù)如表所示．

型號	TDR0788G
無刷電機	48v  400W
鉛酸電池	48v  80Ah
整車質量	80kg
外包尺寸	1860×540×1055

（1）請寫出電動自行車在下列使用過程中的能量轉化：
①電動自行車充電電能轉化為化學能．
②電動自行車行駛過程化學能轉化為電能，電能再轉化為機械能．
（2）若騎車的人重60kg，行駛時兩輪胎與地的接觸面積共為1.0×10^-2m²，那么車對地面的壓強多大？
（3）在某平直路段上，電動自行車以額定功率勻速行駛時，受到的平均阻力為40N．
①此時自行車的動力多大？
②若行駛速度為7m/s，則1s內動力對自行車所做的功是多少？
③電動自行車的效率多大？

Answer 1

分析 （1）電動自行車的動力是靠電瓶來提供的；電動自行車充電的過程是將電能轉化為化學能的過程；電動自行車行駛過程是電瓶放電的過程，將化學能轉化為電能，再將電能轉化為電動自行車運動時的機械能；
（2）根據(jù)G=mg求出人和車的總重力，騎行時車對地面的壓力等于人和電動車的總重力，又知輪胎和地面的接觸面積（即受力面積），利用p=$\frac{F}{S}$計算壓強；
（3）①因為電動自行車是勻速行駛的，電動自行車的牽引力和阻力就是一對平衡力，牽引力等于阻力；
②動力對自行車所做的功為有用功，利用速度公式求出1s自行車行駛的距離，然后利用W=Fs計算1s內動力對自行車所做的功；
③根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出總功，然后利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$計算電動自行車的效率．

解答 解：（1）①電動自行車充電的過程：電能轉化為化學能；
②電動自行車行駛的過程是放電的過程：化學能轉化為電能，電能再轉化為機械能；
（2）人的重力：G_人=m_人g=60kg×10N/kg=600N，
車的重力：G_車=m_車g=80kg×10N/kg=800N，
行駛時車對地面的壓力F=G=G_人+G_車=600N+800N=1400N，
則電動自行車對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1400N}{1.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1.4×10⁵Pa；
（3）①自行車勻速行駛，則受力平衡，
所以自行車的動力：F=f=40N；
②根據(jù)v=$\frac{s}{t}$可得，自行車1s行駛的距離：
s=vt=7m/s×1s=7m，
1s內動力對自行車所做的功：
W_有用=Fs=40N×7m=280J；
③根據(jù)P=$\frac{W}{t}$可得，總功：
W_總=Pt=400W×1s=400J；
電動自行車的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{280J}{400J}$×100%=70%；
答：（1）①電能轉化為化學能；②化學能轉化為電能，電能再轉化為機械能．
（2）車對地面的壓強為1.4×10⁵Pa；
（3）在某平直路段上，電動自行車以額定功率勻速行駛時，受到的平均阻力為40N．
①此時自行車的動力為40N；
②若行駛速度為7m/s，則1s內動力對自行車所做的功是400J；
③電動自行車的效率為70%．

點評 此題考查壓強的大小計算、功、功率和效率的計算、重力公式、二力平衡條件的應用，以及能量的轉化，是一道綜合性很強的題目，關鍵是各種公式的靈活運用．電動自行車是我們生活中比較常見的交通工具，電動自行車用到了很多物理知識，也是中考的一個熱點，需要引起我們的注意．