Question

电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具，如图所示．其主要结构就是在原来的普通自行车的基础上，增加了电动机及供电、传动设备，它可以电动骑行，亦可以脚踏骑行．电动骑行时，蓄电池为车上的电动机供电，电动机为车提供动力；脚踏骑行时，与普通白行车相同．
下表是某型号电动白行车主要技术参数．

整车	整车质量	40kg
	最高车速	≤30km/h
	最大噪声	≤62dB
蓄电池	电压	48V
	容量	12A，h
电动机	额定电压	48V
	额定功率	240W

（1）仔细观察电动自行车的构造，会发现很多地方用到了物理知识．请仿照下面的示例，再列举三处应用物理知识进行设计的事例．
示例：电动自行车的车座大而扁平，可减小压强．
答：A

电动自行车的轮胎上有凹凸不平的花纹，可增大摩擦

B

车把手有花纹，可增大摩擦

C

脚踏板上有花纹，可增大摩擦

（2）当一个初三学生骑着电动自行车在平直的公路上匀速行驶时，轮胎与地面的总接触面积约为40cm²，此时路面受到的压强约为多大？
（3）电动自行车以额定功率行驶时通过电动机线圈的电流是多大？
（4）蓄电池充足电后储存的能量是多少？
（5）在蓄电池充足电后为电动机供电的过程中，当把储存能量的80%提供给电动机后就应进行充电．若电动机工作时将电能转化为对自行车输出机械能的效率为75%，电动自行车在平直的公路上匀速行驶时受到的阻力为30N，则蓄电池充一次电最多能完全依靠储存的电能连续行驶多远？
（6）从环保的角度来看，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点？（各列举一条）

Answer 1

分析：（1）根据影响滑动摩擦力的大小因素，从增大和减小摩擦的知识点去分析即可．
（2）估计中学生的质量大约为50kg，电动自行车对地面的压力等于中学生和电动车的重力之和，利用G=mg求出其大小，再根据压强公式求出对地面的压强．
（3）根据表格中数据可知额定功率和额定电压，根据I=

P

U

求出额定电流．
（4）已知正常工作电压和容量，根据W=UIt求出蓄电池一次充足电可储存的能量；
（5）根据电动自行车行驶克服阻力做功为W=fs，因蓄电池储存能量的80%提供给电动机，电动机工作时将电能转化为对自行车输出机械能的效率为75%，用于电动自行车行驶克服阻力做功，即W×80%×75%=fs，就可以求出电动车行驶的路程S．
（6）电动自行车相对于内燃机来说，减少了尾气和热量的排放，以及噪声的污染但蓄电池使用寿命短且废弃后会环境有污染．

解答：解：（1）电动自行车的构造上蕴含着丰富的物理知识：
①电动自行车的轮胎上有凹凸不平的花纹，可增大摩擦；
②车把手有花纹，可增大摩擦；
③脚踏板上有花纹，可增大摩擦；
④车把的构造是轮轴，省力；
⑤车轮是圆形的，滚动摩擦比滑动摩擦小．
故答案为：A、电动自行车的轮胎上有凹凸不平的花纹，可增大摩擦；
B、车把手有花纹，可增大摩擦；
C、脚踏板上有花纹，可增大摩擦．
（2）假设汽车人的质量约为50kg，人骑车时对地面的压力为人和车的重力之和，
则路面受到的压强：P=

F

S

=

(m人+m车)g

S

=

(50kg+40kg)×10N/kg

40×10-4m2

=2.25×10⁵Pa
答：路面受到的压强大约2.25×10⁵Pa．
（3）电动自行车额定工作下的电流：
I=

P

U

=

240w

48v

=5A
答：电动自行车以额定功率行驶时通过电动机线圈的电流是5A．
（4）蓄电池储存的电能：
W=UIt=48V×12A×3600s=2.07×10⁶J．
答：蓄电池充足电后储存的能量是2.07×10⁶J．
（5）因为电动自行车匀速行驶，所以f=F，据题意可得：W×80%×75%=fs
∴S=

W×80%×75%

f

=

2.07×106J×80%×75%

30N

=4.14×10⁴m
答：蓄电池充一次电最多能完全依靠储存的电能连续行驶4.14×10⁴m．
（6）优点：不会排放尾气、噪音小；
缺点：蓄电池一般使用一定时间后就需更换，废弃后的电池易污染环境．

点评：电动自行车是我们生活中比较常见的交通工具，电动自行车用到了很多物理知识，也是中考的一个热点，需要引起我们的注意．