Question

如圖是常見的一種電動自行車，使用前要先對車上的蓄電池充電．騎行時(shí)，蓄電池對車上的電動機(jī)供電，電動機(jī)為車提供動力．下表是這種品牌電動自行車的一些主要技術(shù)參數(shù)．

最高車速	≤30km/h	一次充電連續(xù)行駛里程	50km
蓄電池	36V/10Ah 鉛酸蓄電池	充電時(shí)間	8h
一次充電耗電量	0.6kW?h	電動機(jī)效率	80%
整車質(zhì)量	40kg	最大騎行噪聲	≤62dB

請回答：
（1）技術(shù)參數(shù)表中“36V/10Ah”表示的物理意義是什么？
（2）若質(zhì)量是70kg的人騎電動自行車在水平路面上以6m/s的速度勻速行駛時(shí)，受到的阻力是人與車總重的0.02倍，取g=10N/kg．求：行駛20min，電動機(jī)對自行車做的功和通過電動機(jī)線圈的電流．
（3）若摩托車每行駛100km耗油2.5L，油價(jià)約5.1元/L，照明用電的電費(fèi)約0.5元/kW?h，請通過計(jì)算說明使用電動自行車與摩托車哪種更經(jīng)濟(jì)．
（4）請從環(huán)保角度，比較電動自行車與摩托車對環(huán)境的污染情況．
（5）在交通運(yùn)輸中，常用“客運(yùn)效率”來反映交通工具的某項(xiàng)效能，“客運(yùn)效率”表示每消耗單位能量對應(yīng)的載客數(shù)和運(yùn)送路程的乘積，即客運(yùn)效率=人數(shù)×路程/消耗能量．一個(gè)人騎電動自行車，消耗1MJ（10⁶J）的能量可行駛30km，一輛載有4人的普通轎車，消耗320MJ的能量可行駛100km，則電動自行車與這輛轎車的客運(yùn)效率之比是多少？

Answer 1

分析：（1）“36V/10Ah”中，指出了蓄電池的供電電壓和容量；
（2）由電動自行車勻速行駛，可知電動自行車的牽引力等于阻力，而阻力為自行車總重的0.02倍，據(jù)此求牽引力大��；
知道速度和行駛時(shí)間，利用速度公式求20min行走的路程；
知道牽引力大小和行駛的路程，利用功的公式求電動機(jī)對自行車做的功：
知道電動機(jī)的效率，利用效率公式求電流做的總功，再利用W=UIt求通過線圈的電流；
（3）計(jì)算出電動車每行駛100km耗電的費(fèi)用和摩托車每行駛100km耗油的費(fèi)用，進(jìn)行比較得出誰更經(jīng)濟(jì)；
（4）摩托車的動力來源于汽油機(jī)（熱機(jī)），工作時(shí)要排放廢氣并產(chǎn)生噪聲，對環(huán)境污染大；電動自行車的功力來源于電動機(jī)，使用的大多數(shù)是鉛酸蓄電池，使用一年就需更換，這種電池腐蝕后溢出的鉛、酸性物質(zhì)對土壤和人體健康危害很大；
（5）知道客運(yùn)效率η=

人數(shù)×行駛路程

消耗能量

，求出電動自行車的客運(yùn)效率和轎車的客運(yùn)效率，再求出電動自行車與這輛轎車的客運(yùn)效率之比．

解答：解：
（1）“36V/10Ah”中，說明蓄電池的供電電壓為36V，蓄電池的容量為10Ah；
（2）∵電動自行車勻速行駛，
∴F=f=0.02G=0.02×（m₁+m₂）g=0.02×（70kg+40kg）×10N/kg=22N，
20min行走的路程：
s=vt=6m/s×20×60s=7200m；
電動機(jī)對自行車做的功：
W_有=Fs=22N×7200m=1.584×10⁵J，
電流做的總功：
W_總=

W有

η

=

1.584×105J

80%

=1.98×10⁵J，
通過線圈的電流：
I=

W總

Ut

=

1.98×105J

36V×20×60s

≈4.58A；
（3）電動車每行駛100km耗電的費(fèi)用為2×0.6kW?h×0.5元/kW?h=0.6元，
摩托車每行駛100km耗油的費(fèi)用為2.5L×5.1元/L=12.75元，
由此可知，每行駛100km的路程，電動自行車比摩托車的費(fèi)用低很多，所以使用電動車更經(jīng)濟(jì)；
（4）摩托車工作時(shí)，要排放廢氣并產(chǎn)生噪聲，對環(huán)境污染大；電動自行車工作時(shí)不排放尾氣、噪聲小，但目前市場上使用的大多數(shù)是鉛酸蓄電池，使用一年就需更換，這種電池腐蝕后溢出的鉛、酸性物質(zhì)對土壤和人體健康危害很大；
（5）客運(yùn)效率η=

人數(shù)×行駛路程

消耗能量

，
電動自行車的客運(yùn)效率：
η₁=

1×30km

106J

，
轎車的客運(yùn)效率：
η₂=

4×100km

3.2×108J

，
η₁：η₂=

1×30km

106J

：

4×100km

3.2×108J

=24：1．
答：（1）蓄電池的供電電壓為36V，蓄電池的容量為10Ah；
（2）行駛20min，電動機(jī)對自行車做的功為1.584×10⁵J，通過電動機(jī)線圈的電流為4.58A；
（3）使用電動自行車更經(jīng)濟(jì)；
（4）摩托車工作時(shí)，要排放廢氣并產(chǎn)生噪聲，對環(huán)境污染大；電動自行車工作時(shí)不排放尾氣、噪聲小，但目前市場上使用的大多數(shù)是鉛酸蓄電池，使用一年就需更換，這種電池腐蝕后溢出的鉛、酸性物質(zhì)對土壤和人體健康危害很大；
（5）電動自行車與這輛轎車的客運(yùn)效率之比是24：1．

點(diǎn)評：本題為力學(xué)、熱學(xué)、電學(xué)的綜合題，解決的是有關(guān)電動自行車和摩托車的相關(guān)問題，有意義，能從基本參數(shù)表中得出有用信息并加以利用是本題的關(guān)鍵．