Question

16．图是某品牌双轮电动平衡车，下表是它的部分技术参数，（g取10N/kg）

技术参数
车身自重	30kg
最大载重	150kg
最高速度	20km/h
电池	可充锂电池
额定工作电压	60V
电池容量	12A•h

（1）若电动平衡车行驶时受到的阻力为总重的0.1，重力为600N的小明站在该车上沿水平路面匀速行驶时，不计空气阻力，车轮受到的摩擦力为多大？
（2）小明驾驶它在水平路面上行驶5km，克服摩擦力做了多少功？若每个车轮与地面的接触面积为20cm²，则车对地面的压强是多大？
（3）该双轮电动平衡车充满电后，小明最多能行驶多远？（假设匀速行驶，消耗的电能全部转化为机械能）

Answer 1

分析 （1）根据f=0.1G即可求出电动平衡车沿水平路面匀速行驶的摩擦力；
（2）利用W=fs即可求出克服摩擦力做的功；电动车在水平路面上驾驶时，对地面的压力和自身的重力相等，受力面积为2个车轮与地面的接触面积，根据p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强；
（3）由铭牌提供信息，利用W=UIt=UQ求双轮电动平衡车一次充电储存电能（总能量）；求出电动车匀速行驶10.8km牵引力做的功（有用能量）．

解答 解：（1）G_总=m_车g+G_小明=30kg×10N/kg+600N=900N，
由于电动平衡车行驶时受到的阻力为总重的0.1，则f=0.1G_总=0.1×900N=90N；
（2）克服摩擦力做功W=fs=90N×5000m=4.5×10⁵J；
电动车在水平路面上驾驶时，对地面的压力：
F=G_总=900N，
受力面积：
S=2×20cm²=40cm²=4×10^-3m²，
对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{900N}{4×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=2.25×10⁵Pa；
（3）双轮电动平衡车一次充电储存电能：
W_总=UIt=UQ=60V×12Ah=60V×12A×3600s=2.592×10⁶J，
由于电动平衡车行驶时，F=f=90N；
假设匀速行驶，消耗的电能全部转化为机械能，根据W=Fs得：
s′=$\frac{{W}_{总}}{F}$=$\frac{2.592×1{0}^{6}J}{90N}$=2.88×10⁴m．
答：（1）小明站在该车上沿水平路面匀速行驶时，不计空气阻力，车轮受到的摩擦力为90N；
（2）小明驾驶它在水平路面上行驶5km，克服摩擦力做功4.5×10⁵J；车对地面的压强是2.25×10⁵Pa；
（3）该双轮电动平衡车充满电后，小明最多能行驶2.88×10⁴m．

点评 本题是力学综合计算题，虽涉及到的知识点多，但本题内容贴近生活实际，便于激发学生探究物理现象的兴趣，体现了新课标的要求，属于中考热点题型．