Question

摩托車排放的尾氣造成的空氣污染越來越嚴重。許多大中城市嚴禁摩托車在市內行駛，在這種情況下，電動自行車具有更好的發展前景。因為電動自行車可以電動騎行，亦可以腳踏騎行。使用前，應先對車上的蓄電池充電。電動騎行時，蓄電池對車上電動機供電，電動機為車提供動力。現有一輛電動自行車，沿著水平筆直的道路勻速行駛，在0.5h內，電動行駛了9km.此時車上電動機的工作電壓為32V,工作電流為4A.

(1)電動自行車在電動騎行啟動過程中，能量是如何轉化的？

(2)若該車和人共重1000N,行駛時輪胎與地面的接觸面積共為8×10^-3m²，那么車對地面的壓強多大？

(3)若車和人在行駛過程中所受阻力為20N,則這段路程內該車克服阻力所做的功為多少？

(4)該車電能轉化為機械能的效率是多少？

 

Answer 1

【答案】

(1)化學能轉化為電能，電能轉化為機械能(2)1.25×10⁵Pa，  (3)1.8×10⁵ J， (4)78%

【解析】電動自行車是一種新的交通工具，它是利用蓄電池來供電，通過電動機將電能轉化成機械能的裝置；根據壓強公式可直接求出車對地面的壓強；根據功的計算公式W=Fs，可直接求出這段路程內該車克服阻力所做的功；先求出W_總，然后根據機械效率公式η=W_有/W_總 ，可直接得出答案．

（1）電動自行車在電動騎行時，用蓄電池來供電，將蓄電池的化學能轉化成電能，再通過電動機將電能轉化成機械能的；所以能量的來源是化學能轉化成電能的．

（2）由題意可知：地面的壓力F=1000N，受力面積是s=80cm²=8×10^-3m²；則：

 車對地面壓強：P=F/s =1000N/8×10^-3m²=1.25×10⁵Pa；

（3）W_有=fs=20N×9000m=1.8×10⁵J；

（4）W_總=UIt=32V×4A×30×60s=2.3×10⁵J，

效率：η=W_有 /W_總 ×100%=1.8×10⁵J/2.3×10⁵J ×100%=78 %．