电动自行车(简称电动车,其核心部分是一个电动机)以其无废气污染、操作方便、价格适中等优点,倍受人们的青睐.当质量为50kg的人驾驶着质量为50kg的电动车,在水平的路面上以18km/h的速度正常匀速行驶时,所受到的阻力为压力的0.03倍.则:(g=10N/kg)
(1)此时电动车受到的牵引力为多少?
(2)在正常行驶5min的时间内,电动车的牵引力做的功为多少?
(3)如果电动机的额定电压为48V,在正常行驶的过程中,通过电动机线圈的电流为4A,那么,电动机的机械效率为多少?
解:(1)∵电动车在水平的路面上匀速行驶,
∴电动车受到的牵引力:
F=f=0.03G=0.03mg=0.03×(50kg+50kg)×10N/kg=30N;
(2)汽车行驶速度:
v=18km/h=5m/s,
汽车运动距离:
s=vt=5m/s×5×60s=1500m,
牵引力做的功:
W=Fs=30N×1500m=4.5×10
4J;
(3)电动机的总功率:P
总=UI=48V×4A=192W,
电动机的有用功率:
P
有=
=
=150W,
电动机的机械效率:
η=
×100%=
×100%≈78.1%.
答:(1)电动车受到的牵引力为30N;
(2)电动车的牵引力做的功为4.5×10
4J;
(3)电动机的机械效率为78.1%.
分析:(1)由题知电动自行车匀速行驶,根据二力平衡的知识知道牵引力的大小等于阻力大小,而阻力大小等于压力的0.03倍(压力根据F=G=mg计算),据此可求牵引力的大小;
(2)利用速度公式求电动车行驶的距离,(1)中求出了牵引力的大小,利用W=Fs求牵引力做的功;
(3)知道电动机的额定电压和正常行驶时通过电动机线圈的电流,利用P=UI求电动机的总功率,知道牵引力做的功和做功时间可求有用功率,再利用效率公式求电动机的效率.
点评:本题考查了功、功率、机械效率、电功率的计算方法,涉及到二力平衡知识的应用,解决的是生活中常见的电动自行车的有关问题,属于中考常见题型.