Question

【題目】共享單車是方便群眾出行的公共自行車，如圖所示．有人提出共享單車沒(méi)有照明燈，晚上騎車不安全，小明想給共享單車安裝自動(dòng)的動(dòng)力充電裝置，假設(shè)人騎車的平均功率為80W，騎車時(shí)對(duì)車做功的20%用來(lái)充電，其充電效率為40%．
（1）如果人騎車時(shí)的平均速度為5m/s，求騎車時(shí)受到的平均阻力是多少？
（2）如果白天以5m/s的速度騎車2km可以給蓄電池充多少電能？
（3）如果晚上仍以相同的速度騎車1km，讓額定功率為8W的LED燈泡正常發(fā)光照明，此車白天至少需騎多少時(shí)間？

Answer 1

【答案】
（1）解：由P= = =Fv可得，騎車時(shí)平均牽引力的大小：

F= = =16N，

因騎車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力，

所以，騎車時(shí)受到的平均阻力：

f=F=16N

（2）解：白天以5m/s的速度騎車2km，牽引力做的功：

W=Fs=16N×2000m=32000J，

由η= ×100%可得，充電的能量：

W充電=η1W=20%×32000J=6400J，

由η= ×100%可得，給蓄電池充的電能：

W電=η2W充電=40%×6400J=2560J

（3）解：由v= 可得，如果晚上仍以相同的速度騎車1km的時(shí)間：

t= = =200s，

由P= 可得，LED燈泡正常發(fā)光照明消耗的電能：

W電′=PLEDt=8W×200s=1600J，

由效率公式可得：

η1η2（W晚+W白）=W電，即20%×40%×（ 80W×200s+80W×t′）=1600J，

解得：t′=50s

【解析】（1）知道人騎車的平均功率和平均速度，根據(jù)P= = =Fv求出平均牽引力的大小，騎車勻速行駛時(shí)處于平衡狀態(tài)，受到的阻力和牽引力是一對(duì)平衡力，二力大小相等；（2）根據(jù)W=Fs求出騎車時(shí)對(duì)車做功，根據(jù)效率公式求出用來(lái)充電的能量，再根據(jù)效率公式效率公式求出給蓄電池充的電能；（3）晚上仍以相同的速度騎車1km，根據(jù)v= 求出行駛的時(shí)間，也是燈泡正常工作的時(shí)間，根據(jù)W=Pt求出燈泡消耗的電能，根據(jù)效率公式和W=Pt得出騎行時(shí)獲得的電能即燈泡消耗的電能，然后得出答案．
【考點(diǎn)精析】利用功的計(jì)算和功率計(jì)算公式的應(yīng)用對(duì)題目進(jìn)行判斷即可得到答案，需要熟知功的計(jì)算公式：W = F S；F 表示力，單位：牛( N ) ． S 表示距離，單位：米（m）W表示功， 功的單位就是�！� 米 ． 叫作焦耳．即：1 J = 1N·m；功率的計(jì)算： P = W/tW 表示功，單位是焦（J）. t表示時(shí)間 ，單位是秒（s） P表示功率，單位是瓦特（W）1 W= 1 J/s．