Question

圖是常見的一種電動自行車，使用前要先對車上的蓄電池充電．騎行時，蓄電池對車上的電動機供電，電動機為車提供動力．下表是這種電動自行車的一些主要技術(shù)參數(shù)．

最高車速	≤30km/h	一次充電連續(xù)行駛里程	50km
蓄電池工作電壓	36V	充電時間	8h
一次充電耗電量	0.6kW?h	電動機效率	80%
整車質(zhì)量	40kg	最大騎行噪聲	≤62dB

提示：電動機效率指的是電動機對自行車的牽引力所做的功與通過電動機的電流所做的功的比值．小明騎電動自行車在水平路面上以6m/s的速度勻速行駛時，電動機對自行車的牽引力為20N．求：
（1）電動機為車提供動力的過程中，能量轉(zhuǎn)化是

電

能轉(zhuǎn)化為

機械

能．
（2）行駛1200s，電動機對自行車的牽引力所做的功；
（3）電動機電流所做的功和通過電動機線圈的電流；
（4）該電動自行車得一個輪胎與地面的接觸面積為100cm²，則一個60kg的人騎該電動自行車在公路上行駛時對路面的壓強是多少？（ɡ=10N/㎏）
（5）若摩托車每行駛50km耗油1.2L，油價約5元/L，照明用電的電費約0.5元/kW?h，請通過計算說明使用電動自行車與摩托車哪種更經(jīng)濟．

Answer 1

分析：（1）判斷能量的轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵是分析清楚該過程中消耗了那種形式的能，進而又產(chǎn)生了那種形式的能．
（2）同時還知道自行車的速度和運動的時間，可計算出自行車所走的路程，又知道此時的牽引力，故據(jù)公式W=FS可計算該過程所做的功．
（3）知道電動機對自行車的牽引力做的功和效率，可計算出電動機中電流做的功；在據(jù)公式W=UIt可計算出此時電動機中的電流．
（4）地面受到的壓力等于電動車和人的重力之和，知道受力面積，根據(jù)公式P=

F

S

可求地面受到的壓強；
（5）計算出電動車每行駛50km耗電的費用和摩托車每行駛100km耗電的費用，進行比較得出誰更經(jīng)濟．

解答：解：（1）電動機在工作時，消耗電能，產(chǎn)生機械能，故是將電能轉(zhuǎn)化為機械能的過程．
（2）電動機形式1200s所走的路程是：V=

S

t

，S=Vt=6m/s×1200s=7200J；故W=FS=20N×7200s=144000J；
（3）電動機效率指的是電動機對自行車的牽引力所做的功與通過電動機的電流所做的功的比值．
即：η=

W有

W總

，
W_總=

W有

η

=

144000J

80%

=180000J；
據(jù)公式W=UIt可知，I=

W

Ut

=

180000J

36V×1200s

≈4.17A．
（4）自行車對地面的壓力：
F=G=mg=（60kg+40kg）×10N/kg=1000N，
地面受到的壓強：
p=

F

S

=

1000N

100×10-4m2

=1×10⁵Pa；
（5）電動車每行駛50km耗電的費用為0.6kW?h×0.5元/kW?h=0.3元，
摩托車每行駛50km耗電的費用為1.2L×5元/L=6元，
由此可知，每行駛50km的路程，電動自行車比摩托車的費用低很多，所以使用電動車更經(jīng)濟；
答：（1）電動機為車提供動力的過程中，能量轉(zhuǎn)化是電能轉(zhuǎn)化為機械能．
（2）行駛1200s，電動機對自行車的牽引力所做的功是144000J；
（3）電動機電流所做的功是180000J，通過電動機線圈的電流4.17A；
（4）該電動自行車得一個輪胎與地面的接觸面積為100cm²，則一個60kg的人騎該電動自行車在公路上行駛時對路面的壓強是1×10⁵Pa；
（5）通過計算表明使用電動自行車更經(jīng)濟．

點評：本題為力學、熱學、電學的綜合題，解決的是有關(guān)電動自行車和摩托車的相關(guān)問題，有意義，能從基本參數(shù)表中得出有用信息并加以利用是本題的關(guān)鍵．