Question

（2011?常州模擬）電動(dòng)自行車給人們出行帶來了很大的方便，同時(shí)具有對環(huán)境污染小，節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，是人們短途出行較喜愛交通工具之一．右圖是某品牌電動(dòng)車，它最大運(yùn)行速度可達(dá)36Km/h，額定電壓 36V，電動(dòng)機(jī)額定功率200W，最大輸出電流10A，凈重20Kg，最大載重量100Kg，電池容量“20Ah”．
（1）電動(dòng)自行車行駛時(shí)電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為

機(jī)械

能和少量的

內(nèi)

能．
（2）若車胎與地面的接觸面積為20cm²，當(dāng)電動(dòng)車最大載重量時(shí)對地面的壓強(qiáng)是多少？
（3）若質(zhì)量為40Kg的小明騎著電動(dòng)車在水平地面上行駛時(shí)，電機(jī)剛好以額定功率和最大車速行駛，摩擦阻力為總重的1/60，且電源電壓恒定不變，則電動(dòng)車的效率是多大？此電動(dòng)車在這樣路面上的能行駛的最大路程是多少？

Answer 1

分析：（1）電動(dòng)車消耗了電能而產(chǎn)生了動(dòng)能及有少量的發(fā)熱現(xiàn)象產(chǎn)生，故可知能量的轉(zhuǎn)化方向；
（2）已知車對地面的壓力及接觸面積，則由壓強(qiáng)公式可求得壓強(qiáng)；
（3）車勻速行駛，故電機(jī)輸出的牽引力等于阻力，則求得阻力的功率，即可求得電動(dòng)車的效率；根據(jù)電池的容量及輸出的電流，可求得能持續(xù)騎行的時(shí)間，則由速度公式可求得最大路程．

解答：解：（1）電動(dòng)車行駛中消耗了電能，增加了物體的動(dòng)能，即機(jī)械能；同時(shí)有少量的內(nèi)能產(chǎn)生； 
（2）最大載重時(shí)，車的重量為G=mg=（20kg+100kg）×10N/kg=1200N；
則產(chǎn)生的壓強(qiáng)P=

G

s

=

1200N

20×10-4m2

=6×10⁵Pa；
（3）電動(dòng)車的最大速度v=36km/h=10m/s；
摩擦力f=

1

60

G=

1

60

×（40kg+20kg）×10N/kg=

1

60

×600N=10N；
設(shè)時(shí)間為t，則摩擦力的功W_f=Fvt=10N×10m/s×t=100t；
總功W=Pt=200t； 則有用功W_有=W-W_f=100t；
則電動(dòng)車的效率η=

100t

200t

×100%=50%；
（3）電機(jī)能輸出的總功W=UIt=Uq
則能持續(xù)的時(shí)間t=

W

P

=

Uq

P

=

36V×20Ah

200W

=3.6h；
則最大行程S=vt=36km/h×3.6h=129.6Km；
答：（1）機(jī)械；內(nèi)；（2）壓強(qiáng)為6×10⁵Pa；（3）電動(dòng)車的效率為50%；最大行程為129.6km．

點(diǎn)評(píng)：本題要求明確能量的轉(zhuǎn)化方向，并能正確利用能量守恒關(guān)系求解相關(guān)問題，要注意理解電池容量的含義．