Question

2．摩托車排放的尾氣造成的空氣污染越來越嚴重．許多大中城市嚴禁摩托車在市內(nèi)行駛，在這種情況下，電動自行車具有更好的發(fā)展前景．因為電動自行車可以電動騎行，亦可以腳踏騎行．使用前，應(yīng)先對車上的蓄電池充電．電動騎行時，蓄電池對車上電動機供電，電動機為車提供動力．現(xiàn)有一輛電動自行車，沿著水平筆直的道路勻速行駛，在0.5h內(nèi)，電動行駛了9km．此時車上電動機的工作電壓為32V，工作電流為4A．
（1）電動自行車在電動騎行啟動時，能量是如何轉(zhuǎn)化的？
（2）若該車和人共重1000N，行駛時輪胎與地面的接觸面積共為8cm²，那么車對地面的壓強多大？
（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焦？
（4）該車電能的輸出功率是多少瓦？電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）電動自行車是一種新的交通工具，它是利用蓄電池來供電，通過電動機將電能轉(zhuǎn)化成機械能的裝置；
（2）根據(jù)壓強公式可直接求出車對地面的壓強；
（3）根據(jù)功的計算公式W=Fs，可直接求出這段路程內(nèi)該車克服阻力所做的功；
（4）由P=$\frac{{W}_{有用}}{t}$求出輸出功率；
求出W_總，然后根據(jù)機械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$，可直接得出答案．

解答 解：（1）電動自行車在電動騎行時，用蓄電池來供電，將蓄電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，再通過電動機將電能轉(zhuǎn)化成機械能的；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=8cm²=8×10^-4m²；則：
 車對地面壓強：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1000N}{8×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.25×10⁶Pa；
（3）W_有=fs=20N×9000m=1.8×10⁵J；
（4）P有=$\frac{{W}_{有}}{t}$=$\frac{1.8×1{0}^{5}J}{0.5×3600s}$=100W；
W_總=UIt=32V×4A×30×60s=2.3×10⁵J，
效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{1.8×1{0}^{5}J}{2.3×1{0}^{5}J}$×100%=78.1%．
答：（1）化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為機械能；
（2）車對地面的壓強為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）該車電能的輸出功率是100W；該電動車的效率是78.1%．

點評 此題綜合性很強，既考查了對壓強大小及其計算，也考查了能量轉(zhuǎn)化和利用率，還考查了功和功率的計算．計算過程中要注意使用國際單位．