Question

2．摩托車(chē)排放的尾氣造成的空氣污染越來(lái)越嚴(yán)重．許多大中城市嚴(yán)禁摩托車(chē)在市內(nèi)行駛，在這種情況下，電動(dòng)自行車(chē)具有更好的發(fā)展前景．因?yàn)殡妱?dòng)自行車(chē)可以電動(dòng)騎行，亦可以腳踏騎行．使用前，應(yīng)先對(duì)車(chē)上的蓄電池充電．電動(dòng)騎行時(shí)，蓄電池對(duì)車(chē)上電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車(chē)提供動(dòng)力．現(xiàn)有一輛電動(dòng)自行車(chē)，沿著水平筆直的道路勻速行駛，在0.5h內(nèi)，電動(dòng)行駛了9km．此時(shí)車(chē)上電動(dòng)機(jī)的工作電壓為32V，工作電流為4A．
（1）電動(dòng)自行車(chē)在電動(dòng)騎行啟動(dòng)時(shí)，能量是如何轉(zhuǎn)化的？
（2）若該車(chē)和人共重1000N，行駛時(shí)輪胎與地面的接觸面積共為8cm²，那么車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)多大？
（3）若車(chē)和人在行駛過(guò)程中所受阻力為20N，則這段路程內(nèi)該車(chē)克服阻力所做的功為多少焦？
（4）該車(chē)電能的輸出功率是多少瓦？電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）電動(dòng)自行車(chē)是一種新的交通工具，它是利用蓄電池來(lái)供電，通過(guò)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置；
（2）根據(jù)壓強(qiáng)公式可直接求出車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（3）根據(jù)功的計(jì)算公式W=Fs，可直接求出這段路程內(nèi)該車(chē)克服阻力所做的功；
（4）由P=$\frac{{W}_{有用}}{t}$求出輸出功率；
求出W_總，然后根據(jù)機(jī)械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$，可直接得出答案．

解答 解：（1）電動(dòng)自行車(chē)在電動(dòng)騎行時(shí)，用蓄電池來(lái)供電，將蓄電池的化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，再通過(guò)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的；所以能量的來(lái)源是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的．
（2）由題意可知：地面的壓力F=1000N，受力面積是s=8cm²=8×10^-4m²；則：
 車(chē)對(duì)地面壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1000N}{8×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.25×10⁶Pa；
（3）W_有=fs=20N×9000m=1.8×10⁵J；
（4）P有=$\frac{{W}_{有}}{t}$=$\frac{1.8×1{0}^{5}J}{0.5×3600s}$=100W；
W_總=UIt=32V×4A×30×60s=2.3×10⁵J，
效率：η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{總}(cāng)}$×100%=$\frac{1.8×1{0}^{5}J}{2.3×1{0}^{5}J}$×100%=78.1%．
答：（1）化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；
（2）車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.25×10⁵Pa；
（3）這段路程內(nèi)該車(chē)克服阻力所做的功為1.8×10⁵J；
（4）該車(chē)電能的輸出功率是100W；該電動(dòng)車(chē)的效率是78.1%．

點(diǎn)評(píng) 此題綜合性很強(qiáng)，既考查了對(duì)壓強(qiáng)大小及其計(jì)算，也考查了能量轉(zhuǎn)化和利用率，還考查了功和功率的計(jì)算．計(jì)算過(guò)程中要注意使用國(guó)際單位．