Question

电动自行车可以电动骑行，亦可以脚踏骑行．使用前，应先对车上的蓄电池充电．电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力．如图所示，现有一辆电动自行车，沿着水平的道路匀速行驶，在0.5h内，电动行驶了9km，此时车上电动机的工作电压为32V，工作电流为4A．
（1）电动自行车在电动骑行时，能量是如何转化的？
（2）为什么充足气的电动自行车不宜在烈日下爆晒？
（3）若车和人在行驶过程中所受阻力为20N，则这段路程内该车克服阻力所做的功为多少？
（4）该车电能转化为机械能的效率是多少？

Answer 1

解：（1）电动自行车在电动骑行时，通过电动机将电能转化成机械能的；
（2）充足气的电动自行车在烈日下爆晒时，轮胎内的气体温度升高而膨胀，压强增大，达到一定程度就会把车胎胀破，所以充足气的电动自行车不宜在烈日下爆晒．
（3）该车克服阻力所做的功：W=FS=fS=20N×9000m=1.8×10⁵J．
（4）电动车消耗的电能为W_总=UIt=32V×4A×1800s=2.304×10⁵J；
该车电能转化为机械能的效率是η=×100%=×100%≈78.1%．
答：（1）电动自行车在电动骑行时，将电能转化成机械能；
（2）车胎内气体温度升高，气压增大，超过一定限度会把车胎胀破；
（3）该车克服阻力所做的功为1.8×10⁵J；
（4）该车电能转化为机械能的效率是78.1%．
分析：（1）电动自行车是一种新的交通工具，它是利用蓄电池来供电，通过电动机将电能转化成机械能的装置；
（2）由于热胀冷缩的道理，车胎内充足气再放在烈日下暴晒时，气体体积会膨胀，压强会增大，将车胎晒爆；
（3）已知电动车做匀速运动，根据二力平衡的条件可知，牵引力等于阻力；根据公式W=FS可求该车克服阻力所做的功．
（4）已知工作电压和工作电流，根据公式W=UIt可求消耗的电能；做的功与消耗电能的比值就是该车电能转化为机械能的效率．
点评：本题考查做功、消耗电能与转化效率的计算，也考查了能量转化，关键是公式及其变形的灵活运用；要知道物体做匀速运动时牵引力等于阻力，解题过程中要注意单位的换算．