Question

2．無鏈條電動自行車，整體外形時尚，沒有了鏈條，外觀變得與普通自行車或電動車有些不同，如圖所示．無鏈條電動自行車被稱為“沒有鏈條的混合動力電動自行車”．它結合了電子動力和人體動力，此車既可以通過給鋰電池充電獲得能量；也可以通過騎行者踩腳踏板獲得能量．騎行者踩腳踏板的動能，可通過車上的發(fā)電機轉化為電能，存儲在自行車框架中的鋰電池內，之后通過電動機驅動后輪轉化成動能，以此驅動自行車前進．因此使騎行者騎得更省力，同時也能減少對環(huán)境的污染．與鏈條車相比，這種新型自行車具備許多優(yōu)點．比如：省力、耐用、安全、靈便、干凈衛(wèi)生、結構簡單、修理方便，騎行12000km也無須大修．因此，無鏈條電動自行車是城市中一種理想的交通工具．如表是某型號無鏈電動自行車主要技術參數：

整  車	整車質量	40kg
	最高車速	≤80km/h
	最大噪聲	≤30dB
鋰電池	電壓	36V
	容量	10A．h
電動機	額定電壓	36V
	額定功率	180W

（1）無鏈條電動自行車可將騎行者踩腳踏板所產生的動能通過發(fā)電機轉化為電能，由車子的鋰電池存儲．
（2）行駛過程中輪胎與地面的總接觸面積為0.01m²，當你騎著圖中這款車在平直的公路上行駛時，請估算地面受到的壓強是多大？
（3）圖中這款車以額定功率行駛時的工作電流是多大？
（4）圖中這款車的鋰電池最多所儲存的電能約多少J？
（5）圖中這款車，若騎行者不踩腳踏板，僅靠鋰電池驅動，這種“電力驅動”可使車連續(xù)行駛2×10⁴m；若騎行者踩腳踏板輔助鋰電池給車提供能量，這種“混合動力驅動”可使車連續(xù)行駛3.5×10⁴m，則“混合動力驅動”時人所提供的能量與“電力驅動”時鋰電池提供的能量之比為多少？

Answer 1

分析 （1）電動機的工作原理是通電導體在磁場中受到力的作用，其電路特點是有電源；電動機將電能轉化為機械能；
（2）騎著圖中這款車是對地面的壓力等于自己和車的總重力，估測出自己的質量，利用G=mg求出總重力，利用p=$\frac{F}{S}$求解壓強；
（3）利用電功率計算公式P=UI計算圖中這款車以額定功率行駛時的工作電流；
（4）從材料中可以看出，該電池的電壓和電量，根據公式W=UIt可求它充足電后所儲存的電能．
（5）根據“混合動力驅動”時人所提供的能量等于總能量減去“電力驅動”時鋰電池提供的能量，然后即可求二者之比．

解答 解：（1）“發(fā)電機”實現(xiàn)“自發(fā)電”的發(fā)電原理是電磁感應現(xiàn)象，無鏈條電動自行車可將騎行者踩腳踏板所產生的動能通過發(fā)電機轉化為電能，由車子的鋰電池存儲之后再通過電動機驅動后輪再次轉化成動能．
（2）自己的質量約為50kg，
則騎著圖中這款車是對地面的壓力：
F=G=（m_車+m_自己）g=（40kg+50kg）×10N/kg=900N，
對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{900N}{0.01{m}^{2}}$=9×10⁴Pa；
（3）根據P=UI可得，圖中這款車以額定功率行駛時的工作電流：
I=$\frac{P}{U}$=$\frac{180W}{36V}$=5A；
（4）鋰電池最多所儲存的電能：
W=UIt=36v×10A×3600s=1.296×10⁶J；
（5）混合動力驅動時提供的能量：
W₂=Fs₂=F×3.5×10⁴m=F×3.5×10⁴J，
鋰電池驅動時提供的能量：W₁=Fs₁=F×2×10⁴m=F×2×10⁴J，
“混合動力驅動”時人所提供的能量：
W₃=W₂-W₁=F×3.5×10⁴ J-F×2×10⁴ J=F×1.5×10⁴J，
“混合動力驅動”時人所提供的能量與“電力驅動”時鋰電池提供的能量之比：
$\frac{{W}_{3}}{{W}_{1}}$=$\frac{F×1.5×1{0}^{4}J}{F×2×1{0}^{4}J}$=$\frac{3}{4}$．
答：（1）電；
（2）當你騎著圖中這款車在平直的公路上行駛時，地面受到的壓強是9×10⁴Pa；
（3）圖中這款車以額定功率行駛時的工作電流是5A；
（4）圖中這款車的鋰電池最多所儲存的電能約1.296×10⁶J；
（5）“混合動力驅動”時人所提供的能量與“電力驅動”時鋰電池提供的能量之比為3：4．

點評 本題考查能量的轉化、壓強大小的計算、功、電功和電能的計算，涉及到的知識點較多，綜合性較強，關鍵是能從題目所給的表格中獲得相關信息，并熟練運用各種公式進行計算，解題過程中要注意單位的換算．