Question

2．閱讀短文，回答問題：

電動車因?yàn)榫哂休p便、快捷和環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)備受大家喜愛．通常說的電動車是以蓄電池作為能量來源．為了能使蓄電池的使用壽命更為長久，作了放電余留20%左右即停止電能輸出的電路設(shè)計．如表是某型號電動自行車的相關(guān)數(shù)據(jù)．

整  車	整車質(zhì)量	40kg
	最高車速	10m/s
	最大噪聲	62dB
	效    率	75%
蓄電池	容    量	0.5kW•h
	供電電壓	48V
電動機(jī)	額定電壓	48V

（1）如圖所示的實(shí)驗(yàn)中，能反映電動機(jī)工作原理的是如圖丙中的C．
（2）關(guān)于電動車，下列說法中錯誤的是B．
A．手把上刻有花紋是為了增大摩擦，便于調(diào)速
B．緊急剎車時，人會向前傾是因?yàn)槿耸艿綉T性的作用
C．行駛過程中輪胎發(fā)熱，輪胎內(nèi)能一定增大
D．坐墊做得寬大柔軟，可減小乘坐時的壓強(qiáng)
（3）該電動車最多能輸出的機(jī)械能為1.08×10⁶J．若一般效率為40%的摩托車要獲得同等的機(jī)械能，則需要燃燒汽油60g．（已知汽油的熱值為4.5×10⁷J/kg）
（4）質(zhì)量為50kg小明騎著該電動車，以最大規(guī)定速度在水平路面勻速行駛時，且該電動車行駛過程中所受到的摩擦力f隨車輛和人的總質(zhì)量M的變化關(guān)系圖象如圖乙所示．則該過程中電動車克服摩擦力做功的功率為225W，通過電動車的平均電流為6.25A．（g取10N/kg）
（5）小明受圖乙的啟發(fā)，他認(rèn)為蓄電池一次充滿電后最大行駛的路程與車的負(fù)重有關(guān)，負(fù)重越大，最大行駛的路程越�。�你認(rèn)為他作出猜想的理由是蓄電池一次充滿電后的能量一定，所做總功一定W，負(fù)重越大，所受的阻力越大，最大行駛的路程越小
車運(yùn)動的速度；你認(rèn)為除此因素外，還有哪些因素會影響電動車充滿電后的最大行駛路程？車子運(yùn)動時受到的阻力．
（6）在交通運(yùn)輸中，常用“客運(yùn)效率”來反映交通工具的某項效能，“客運(yùn)效率”表示每消耗單位能量對應(yīng)的載客數(shù)和運(yùn)送路程的乘積．一個人騎電動自行車，消耗10⁶J的能量可行駛20km，一輛載有4人的普通轎車，消耗3.2×10⁸ J的能量可行駛100km，則電動自行車與這輛轎車的客運(yùn)效率之比是16：1．

Answer 1

分析 （1）首先明確電動機(jī)的工作原理，然后根據(jù)圖示的實(shí)驗(yàn)裝置，結(jié)合文字描述的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，得到該裝置反應(yīng)的物理理論，兩者對比從而可以得到答案．
（2）根據(jù)我們學(xué)習(xí)的有關(guān)的摩擦、慣性、內(nèi)能變化和壓強(qiáng)知識分析判斷；
（3）知道電動機(jī)的最大容量（內(nèi)存的最大電能），知道電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率，可求最多得到的機(jī)械能；根據(jù)Q_放×40%=mq×40%=W_{機(jī)械能}求汽油的質(zhì)量；
（4）知道小明的質(zhì)量，求出總質(zhì)量，根據(jù)圖象求出摩擦阻力，知道最大車速，利用P=fv求最大功率；再求出消耗的電功率，利用P=UI求通過的最大電流．
（5）根據(jù)W=Fs可知在所做總功一定時，牽引力越大，最大行駛的路程越小；
摩擦力大小與壓力和接觸面的粗糙程度有關(guān)，壓力越大、接觸面越粗糙，摩擦力越大．
（6）知道客運(yùn)效率η=$\frac{人數(shù)×路程}{消耗的能量}$，求出電動自行車的客運(yùn)效率和轎車的客運(yùn)效率，再求出電動自行車與這輛轎車的客運(yùn)效率之比．

解答 解：（1）電動機(jī)是利用通電導(dǎo)體在磁場中受力而運(yùn)動制成的．
A、圖中沒有電源，則導(dǎo)體ab在磁場中做切割磁感線運(yùn)動時，檢流計指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明產(chǎn)生了感應(yīng)電流，這是電磁感應(yīng)現(xiàn)象，是發(fā)電機(jī)原理．不符合題意．
B、是奧斯特實(shí)驗(yàn)，證明了通電導(dǎo)線周圍存在磁場，不符合題意．
C、圖中有電源，閉合開關(guān)后，通電導(dǎo)線在磁場中受力運(yùn)動，是電動機(jī)的原理．符合題意．
D、研究的是電磁鐵磁性的強(qiáng)弱與線圈匝數(shù)的關(guān)系．故不符合題意．
故選C；
（2）A、電動車的車把套上刻有花紋，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦，故A正確；
B、慣性是物體的一種屬性，緊急剎車時，人會向前傾，是由于人具有慣性，不可以說慣性作用，故B錯誤；
C、行駛過程中輪胎克服摩擦做功，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，使輪胎的內(nèi)能增加、溫度升高而發(fā)熱，故C正確；
D．座墊做得寬大柔軟，是通過增大受力面積減小乘坐時的壓強(qiáng)，故D正確；
所以錯誤的是B；
（3）蓄電池的最大容量：W_電=0.5kW•h=0.5×3.6×10⁶J=1.8×10⁶J，
根據(jù)題中的效率值可得，電能轉(zhuǎn)化為的機(jī)械能：
W_{機(jī)械能}=W_電×（1-20%）×75%=1.8×10⁶J×（1-20%）×75%=1.08×10⁶J；
由題意和熱機(jī)效率公式可得，Q_放×40%=mq×40%=W_{機(jī)械能}，
需要汽油的質(zhì)量：
m=$\frac{{W}_{機(jī)械能}}{q×40%}$=$\frac{1.08×1{0}^{6}J}{4.5×1{0}^{7}J/kg×40%}$=0.06kg=60g；
（4）小明和車總質(zhì)量m_總=50kg+40kg=90kg，
根據(jù)圖象求出摩擦阻力f=90kg×$\frac{5}{20}$N/kg=22.5N，
克服摩擦力做功的最大功率：P=fv=22.5N×10m/s=225W；
消耗電功率：
P_電=$\frac{P}{75%}$=$\frac{225W}{75%}$=300W，
由P=UI可知：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{300W}{48V}$=6.25A．
（5）蓄電池一次充滿電后的能量一定，所做總功一定，負(fù)重越大，所受的阻力越大，最大行駛的路程越小；由于W=Fs，所以，影響車子運(yùn)動時受到的阻力會影響電動車充滿電后的最大行駛路程；
（6）已知客運(yùn)效率η=$\frac{人數(shù)×路程}{消耗的能量}$，則：
電動自行車的客運(yùn)效率：
η₁=$\frac{1×20km}{1×1{0}^{6}J}$，
轎車的客運(yùn)效率：
η₂=$\frac{4×100km}{3.2×1{0}^{8}J}$，
η₁：η₂=$\frac{1×20km}{1×1{0}^{6}J}$：$\frac{4×100km}{3.2×1{0}^{8}J}$=16：1．
故答案為：（1）C；（2）B；（3）1.08×10⁶；60；（4）225；6.25；
（5）蓄電池一次充滿電后的能量一定，所做總功一定，負(fù)重越大，所受的阻力越大，最大行駛的路程越小
車運(yùn)動的速度（車子運(yùn)動時受到的阻力）等；（6）16：1．

點(diǎn)評 本題以電動車為載體考查了力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)中相關(guān)知識，知識點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，要求靈活所用所學(xué)知識，屬于難題！