Question

6．如圖甲所示，雙輪電動(dòng)平衡車因其體積小，操控新穎方便，越來(lái)越受到年輕人的喜愛(ài)，如表是某雙輪電動(dòng)平衡車的部分技術(shù)參數(shù)．

技術(shù)參數(shù)
車身自重	20kg
最高速度	20km/h
電池	可充鋰電池
額定工作電壓	60V
電池容量	10Ah

（1）當(dāng)電動(dòng)平衡車在水平直路面上水平向右勻速行駛時(shí)，請(qǐng)?jiān)趫D乙中畫出該車輪受到地面摩擦力的示意圖．
（2）體重為600N的小明站在該雙輪電動(dòng)平衡車上時(shí)，若每個(gè)車輪與地面的接觸面積為20cm²，則地面受到的壓強(qiáng)是多少？
（3）該雙輪電動(dòng)平衡車充滿電后，小明騎著它在水平路面上勻速行駛10.8km后，發(fā)現(xiàn)電動(dòng)車的電能剛好消耗了一半．若電動(dòng)平衡車行駛時(shí)受到的阻力為總重的0.1倍，則此電動(dòng)平衡車的效率約為多少？

Answer 1

分析 （1）力的示意圖是用一個(gè)帶箭頭的線段把力的大小、方向、作用點(diǎn)三個(gè)要素表示出來(lái)，線段的長(zhǎng)短表示力的大小，箭頭表示力的方向，線段起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)．
（2）電動(dòng)車在水平路面上駕駛時(shí)，對(duì)地面的壓力和自身的重力相等，受力面積為2個(gè)車輪與地面的接觸面積，根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（3）由銘牌提供信息，利用W=UIt=UQ求雙輪電動(dòng)平衡車一次充電儲(chǔ)存電能（總能量）；求出電動(dòng)車勻速行駛10.8km牽引力做的功（有用能量），利用效率公式求雙輪電動(dòng)平衡車的效率．

解答 解：（1）電動(dòng)平衡車在水平直路面上水平向右勻速行駛時(shí)，車輪給地面向后的摩擦力，根據(jù)力的作用是相互的，地面就給后輪向前的摩擦力；故該車輪受到地面摩擦力是水平向右的，過(guò)作用點(diǎn)作一條水平向右的線段，用符號(hào)f表示，如下圖所示：

（2）電動(dòng)車在水平路面上駕駛時(shí)，對(duì)地面的壓力：
F=G_總=m_車g+G_小明=20kg×10N/kg+600N=800N，
受力面積：
S=2×20cm²=40cm²=4×10^-3m²，
對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{800N}{4×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
（3）因?yàn)閯蛩傩旭�，故F=f=0.1G_總=0.1×800N=80N，
雙輪電動(dòng)平衡車的牽引力做功：
W_有=Fs=80N×10.8×10³m=8.64×10⁵J，
雙輪電動(dòng)平衡車一次充電儲(chǔ)存電能：
W_總=UIt=UQ=60V×10Ah=60V×10A×3600s=2.16×10⁶J，
${W}_{總}(cāng)^{′}$=$\frac{1}{2}$W_總=$\frac{1}{2}$×2.16×10⁶J=1.08×10⁶J，
雙輪電動(dòng)平衡車的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)^{′}}$×100%=$\frac{8.64×1{0}^{5}J}{1.08×1{0}^{6}J}$×100%=80%．
答：（1）見(jiàn)上圖；
（2）地面受到的壓強(qiáng)是2×10⁵Pa；
（3）此電動(dòng)平衡車的效率約為80%．

點(diǎn)評(píng) 本題是力學(xué)綜合計(jì)算題，雖涉及到的知識(shí)點(diǎn)多，但本題內(nèi)容貼近生活實(shí)際，便于激發(fā)學(xué)生探究物理現(xiàn)象的興趣，體現(xiàn)了新課標(biāo)的要求，屬于中考熱點(diǎn)題型．