Question

10．电动自行车以其轻便、经济、环保倍受消费者青睐．某型号电动自行车的主要技术参数如表所示．

型号	TDR0788G
无刷电机	48v  400W
铅酸电池	48v  80Ah
整车质量	80kg
外包尺寸	1860×540×1055

（1）请写出电动自行车在下列使用过程中的能量转化：
①电动自行车充电电能转化为化学能．
②电动自行车行驶过程化学能转化为电能，电能再转化为机械能．
（2）若骑车的人重60kg，行驶时两轮胎与地的接触面积共为1.0×10^-2m²，那么车对地面的压强多大？
（3）在某平直路段上，电动自行车以额定功率匀速行驶时，受到的平均阻力为40N．
①此时自行车的动力多大？
②若行驶速度为7m/s，则1s内动力对自行车所做的功是多少？
③电动自行车的效率多大？

Answer 1

分析 （1）电动自行车的动力是靠电瓶来提供的；电动自行车充电的过程是将电能转化为化学能的过程；电动自行车行驶过程是电瓶放电的过程，将化学能转化为电能，再将电能转化为电动自行车运动时的机械能；
（2）根据G=mg求出人和车的总重力，骑行时车对地面的压力等于人和电动车的总重力，又知轮胎和地面的接触面积（即受力面积），利用p=$\frac{F}{S}$计算压强；
（3）①因为电动自行车是匀速行驶的，电动自行车的牵引力和阻力就是一对平衡力，牵引力等于阻力；
②动力对自行车所做的功为有用功，利用速度公式求出1s自行车行驶的距离，然后利用W=Fs计算1s内动力对自行车所做的功；
③根据P=$\frac{W}{t}$求出总功，然后利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$计算电动自行车的效率．

解答 解：（1）①电动自行车充电的过程：电能转化为化学能；
②电动自行车行驶的过程是放电的过程：化学能转化为电能，电能再转化为机械能；
（2）人的重力：G_人=m_人g=60kg×10N/kg=600N，
车的重力：G_车=m_车g=80kg×10N/kg=800N，
行驶时车对地面的压力F=G=G_人+G_车=600N+800N=1400N，
则电动自行车对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1400N}{1.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1.4×10⁵Pa；
（3）①自行车匀速行驶，则受力平衡，
所以自行车的动力：F=f=40N；
②根据v=$\frac{s}{t}$可得，自行车1s行驶的距离：
s=vt=7m/s×1s=7m，
1s内动力对自行车所做的功：
W_有用=Fs=40N×7m=280J；
③根据P=$\frac{W}{t}$可得，总功：
W_总=Pt=400W×1s=400J；
电动自行车的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{280J}{400J}$×100%=70%；
答：（1）①电能转化为化学能；②化学能转化为电能，电能再转化为机械能．
（2）车对地面的压强为1.4×10⁵Pa；
（3）在某平直路段上，电动自行车以额定功率匀速行驶时，受到的平均阻力为40N．
①此时自行车的动力为40N；
②若行驶速度为7m/s，则1s内动力对自行车所做的功是400J；
③电动自行车的效率为70%．

点评 此题考查压强的大小计算、功、功率和效率的计算、重力公式、二力平衡条件的应用，以及能量的转化，是一道综合性很强的题目，关键是各种公式的灵活运用．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．