Question

2010年5月1日，舉世矚目的上海世博會(huì)將隆重召開．借著上海世博會(huì)大力推進(jìn)環(huán)保、節(jié)能、減排的東風(fēng)，杭州很多市民已經(jīng)騎上電動(dòng)自行車，作為自己日常出行的交通工具，摩托車排放的尾氣造成的空氣污染越來越嚴(yán)重．許多大中城市嚴(yán)禁摩托車在市內(nèi)行駛，在這種情況下，電動(dòng)自行車具有更好的發(fā)展前景．因?yàn)殡妱?dòng)自行車可以電動(dòng)騎行，亦可以腳踏騎行．使用前，應(yīng)先對車上的蓄電池充電．電動(dòng)騎行時(shí)，蓄電池對車上電動(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，沿著水平筆直的道路勻速行駛，在0.5h內(nèi)，電動(dòng)行駛了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)騎行啟動(dòng)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8×10^-3m²，那么車對地面的壓強(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

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)械能的；所以能量的來源是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的．
（2）由題意可知：地面的壓力F=1000N，受力面積是s=80cm²=8×10^-3m²；則：
車對地面壓強(qiáng)：P===1.25×10⁵Pa；
（3）W_有=fs=20N×9000m=1.8×10⁵J；
（4）W_總=UIt=32V×4A×30×60s=2.3×10⁵J，
效率：η=×100%=×100%=78.1%．
答：（1）化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）車對地面的壓強(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）該電動(dòng)車的效率是78.1%．
分析：（1）電動(dòng)自行車是一種新的交通工具，它是利用蓄電池來供電，通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置；
（2）根據(jù)壓強(qiáng)公式可直接求出車對地面的壓強(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）先求出W_總，然后根據(jù)機(jī)械效率公式η=，可直接得出答案．
點(diǎn)評：此題綜合性很強(qiáng)，既考查了對壓強(qiáng)大小及其計(jì)算，也考查了能量轉(zhuǎn)化和利用率，還考查了功的計(jì)算．計(jì)算過程中要注意使用國際單位．