Question

5．電動(dòng)自行車劑環(huán)保又節(jié)能，深受城市居民喜愛．下表是某品牌電動(dòng)自行車的有關(guān)數(shù)據(jù)．

電動(dòng)自行車 自重G/N	電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能 的效率η	工作電 壓U/V	行駛速度  v/（km•h-1）	蓄電池		騎車人重量為 500N時(shí)的平均 阻力f/N
				電壓	容量
400	75%	36	≤36	36V	20Ah	20

設(shè)小明體重為500N，從學(xué)校騎車勻速行駛到家用了20min，行駛距離為6km．根據(jù)相關(guān)信息求小明回家過程中：
（1）小明回家行駛速度大小；
（2）小明騎在該電動(dòng)車上，兩個(gè)輪胎與地面的接觸面積為20cm²，小明騎行時(shí)電動(dòng)車輪胎對(duì)地面的壓強(qiáng)是什么？
（3）電動(dòng)自行車牽引力所做的功；
（4）電動(dòng)自行車消耗的電能．

Answer 1

分析 （1）先把時(shí)間和路程的單位進(jìn)行換算，再根據(jù)速度公式v=$\frac{s}{t}$就可求出電動(dòng)自行車速度；
（2）根據(jù)W=UIt計(jì)算蓄電池儲(chǔ)存的電能；
（3）根據(jù)p=$\frac{F}{S}$計(jì)算輪胎對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（4）由于電動(dòng)自行車勻速行駛，就可得出阻力與牽引力相等，再根據(jù)做功公式W=Fs就可算出電動(dòng)自行車牽引力所做的功；
（5）根據(jù)機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%就可求出電動(dòng)自行車消耗的電能．

解答 解：（1）s=6km，t=20min=$\frac{1}{3}$h
電動(dòng)車的速度為：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{6km}{\frac{1}{3}h}$=18km/h；
（2）蓄電池儲(chǔ)存的電能：
W=UIt=36v×20A×3600s=2.592×10⁶J=0.72kw•h=0.72度；
（3）輪胎對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{{G}_{人}+{G}_{車}}{S}$=$\frac{500N+400N}{20×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=4.5×10⁵Pa；
（4）電動(dòng)車可視為勻速直線運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)_牽=f=20N，電動(dòng)車牽引力做功為：
W_有用=Fs=20N×6×10³m=1.2×10⁵J；
（5）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$可得電動(dòng)自行車消耗的電能：
W_總=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{1.25×1{0}^{5}J}{75%}$=1.6×10⁵J．
答：（1）回家時(shí)的速度大小為18km/h；
（2）蓄電池儲(chǔ)存的電能相當(dāng)于0.72度電；
（3）小明騎行時(shí)電動(dòng)車輪胎對(duì)地面的壓強(qiáng)是4.5×10⁵Pa；
（4）電動(dòng)自行車牽引力所做的功為1.2×10⁵J；
（5）電動(dòng)自行車消耗的電能為1.6×10⁵J．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了速度的計(jì)算及做功公式的計(jì)算、壓強(qiáng)公式計(jì)算、機(jī)械效率公式的計(jì)算等，計(jì)算中要注意同一單位．