Question

（2010?張掖）如圖所示為某品牌電動(dòng)自行車，它是倍受人們青睞的一種交通工具．它可以電動(dòng)騎行；亦可以腳踏騎行．電動(dòng)騎行時(shí)，蓄電池對(duì)車上電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力．若該電動(dòng)車自重為400N，蓄電池正常工作電壓32V．在水平筆直的道路勻速行駛時(shí)，0.5h內(nèi)行駛9km．求：
（1）這段時(shí)間內(nèi)自行車的平均速度是多少m/s？
（2）若騎車的人所受重力為600N，行駛時(shí)每個(gè)輪胎與地面接觸面積20cm²，車對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？
（3）若車和人在勻速行駛時(shí)所受阻力20N，這段路程內(nèi)電動(dòng)車牽引力做功是多大？
（4）這段道路上該車行駛時(shí)的工作電流是5A，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？．

Answer 1

分析：（1）已知行駛的時(shí)間和距離，根據(jù)速度公式求出這段時(shí)間內(nèi)自行車的平均速度；
（2）地面受到的壓力等于電動(dòng)車和人的重力之和，根據(jù)公式壓強(qiáng)公式可求地面受到的壓強(qiáng)；
（3）勻速行駛時(shí)，牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，根據(jù)二力平衡條件求出牽引力的大小，根據(jù)W=Fs求出牽引力做的功；
（4）根據(jù)W=Pt=UIt求出消耗的電能，根據(jù)效率公式求出電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

解答：解：（1）這段時(shí)間內(nèi)自行車的平均速度：
v=

s

t

=

9km

0.5h

=18km/h=5m/s；
（2）車對(duì)地面的壓力：
F=G_人+G_車=600N+400N=1000N，
車對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=

F

S

=

1000N

2×20×10-4m2

=2.5×10⁵Pa；
（3）勻速行駛時(shí)，牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，
所以牽引力F=f=20N，
這段路程內(nèi)電動(dòng)車牽引力做的功：
W=Fs=20N×9000m=1.8×10⁵J；
（4）消耗的電能：
W_電=UIt=32V×5A×0.5×3600s=2.88×10⁵J，
電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η=

W

W電

=

1.8×105J

2.88×105J

=62.5%．
答：（1）這段時(shí)間內(nèi)自行車的平均速度是5m/s；
（2）車對(duì)地面的壓強(qiáng)是2.5×10⁵Pa；
（3）這段路程內(nèi)電動(dòng)車牽引力做功是1.8×10⁵J；
（4）電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是62.5%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了速度、壓強(qiáng)、功、電功、效率的計(jì)算和二力平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運(yùn)用，計(jì)算過(guò)程要注意單位的換算．