Question

17．電動(dòng)自行車可以電動(dòng)騎行，也可以腳踏騎行．使用前，應(yīng)先對(duì)車上的蓄電池充電；電動(dòng)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．現(xiàn)有一輛電動(dòng)自行車，沿著水平的道路勻速行駛，在0.5h內(nèi)，電動(dòng)騎行了9km，此時(shí)車上電動(dòng)機(jī)的工作電壓為32V，工作電流為4A．
（1）電動(dòng)自行車在電動(dòng)騎行時(shí)，能量是如何轉(zhuǎn)化的？
（2）若該車和人共重1000N，行駛時(shí)輪胎與地面的接觸面積共為80cm²，那么車對(duì)地面的壓強(qiáng)多大？
（3）若車和人在行駛過程中所受阻力為20N，則這段路程內(nèi)該車克服阻力所做的功為多少？
（4）該車電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）電動(dòng)自行車在電動(dòng)騎行時(shí)，利用蓄電池來供電，通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；
（2）先根據(jù)F=G求車對(duì)地面的壓力，再根據(jù)壓強(qiáng)公式可直接求出車對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（3）根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fs，可直接求出這段路程內(nèi)該車克服阻力所做的功；
（4）先根據(jù)W_總=UIt求出消耗的電能，然后根據(jù)效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$計(jì)算能量的轉(zhuǎn)化效率．

解答 解：（1）電動(dòng)自行車在電動(dòng)騎行時(shí)，用蓄電池來供電，將蓄電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，再通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；
（2）行駛時(shí)，車地面的壓力F=G=1000N，受力面積為S=80cm²=8×10^-3m²；
則車對(duì)地面壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1000N}{8×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=1.25×10⁵Pa；
（3）這段路程內(nèi)該車克服阻力所做的功：
W_有用=fs=20N×9000m=1.8×10⁵J；
（4）這段路程內(nèi)消耗的電能：
W_總=UIt=32V×4A×0.5×3600s=2.304×10⁵J，
該車電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{1.8×1{0}^{5}J}{2.304×1{0}^{5}J}$×100%≈78.1%．
答：（1）電動(dòng)自行車在電動(dòng)騎行時(shí)，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1.25×10⁵Pa；
（3）這段路程內(nèi)該車克服阻力所做的功為1.8×10⁵J；
（4）該車電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是78.1%．

點(diǎn)評(píng) 此題既考查了壓強(qiáng)、功的計(jì)算，也考查了能量轉(zhuǎn)化和利用率，計(jì)算過程中要注意使用國(guó)際單位，綜合性較強(qiáng)．