Question

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

型號(hào)	TDR0788G
無(wú)刷電機(jī)	48v  400W
鉛酸電池	48v  80Ah
整車質(zhì)量	80kg
外包尺寸	1860×540×1055

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

Answer 1

分析 （1）電動(dòng)自行車的動(dòng)力是靠電瓶來(lái)提供的；電動(dòng)自行車充電的過(guò)程是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程；電動(dòng)自行車行駛過(guò)程是電瓶放電的過(guò)程，將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，再將電能轉(zhuǎn)化為電動(dòng)自行車運(yùn)動(dòng)時(shí)的機(jī)械能；
（2）根據(jù)G=mg求出人和車的總重力，騎行時(shí)車對(duì)地面的壓力等于人和電動(dòng)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(jì)算壓強(qiáng)；
（3）①因?yàn)殡妱?dòng)自行車是勻速行駛的，電動(dòng)自行車的牽引力和阻力就是一對(duì)平衡力，牽引力等于阻力；
②動(dòng)力對(duì)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(jì)算1s內(nèi)動(dòng)力對(duì)自行車所做的功；
③根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出總功，然后利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$計(jì)算電動(dòng)自行車的效率．

解答 解：（1）①電動(dòng)自行車充電的過(guò)程：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；
②電動(dòng)自行車行駛的過(guò)程是放電的過(guò)程：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為機(jī)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(shí)車對(duì)地面的壓力F=G=G_人+G_車=600N+800N=1400N，
則電動(dòng)自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)：
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(dòng)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(nèi)動(dòng)力對(duì)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(dòng)自行車的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{280J}{400J}$×100%=70%；
答：（1）①電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能；②化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能再轉(zhuǎn)化為機(jī)械能．
（2）車對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.4×10⁵Pa；
（3）在某平直路段上，電動(dòng)自行車以額定功率勻速行駛時(shí)，受到的平均阻力為40N．
①此時(shí)自行車的動(dòng)力為40N；
②若行駛速度為7m/s，則1s內(nèi)動(dòng)力對(duì)自行車所做的功是400J；
③電動(dòng)自行車的效率為70%．

點(diǎn)評(píng) 此題考查壓強(qiáng)的大小計(jì)算、功、功率和效率的計(jì)算、重力公式、二力平衡條件的應(yīng)用，以及能量的轉(zhuǎn)化，是一道綜合性很強(qiáng)的題目，關(guān)鍵是各種公式的靈活運(yùn)用．電動(dòng)自行車是我們生活中比較常見(jiàn)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．