Question

（2008?石家莊模擬）電動(dòng)自行車是人們喜愛的現(xiàn)代交通工具，它既可腳踏騎行，也可電動(dòng)騎行．電動(dòng)騎行時(shí)，蓄電池對(duì)車上電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力．張老師周末騎著電動(dòng)自行車沿著石家莊二環(huán)路勻速直線行駛，此時(shí)車上電動(dòng)機(jī)的工作電壓為36V、電流為3.5A．電動(dòng)車的某些參數(shù)如表所示．
（1）若該車在行駛中輪胎與地面的接觸面積共為5×10^-3m²，在標(biāo)準(zhǔn)載物的條件下地面受到的壓強(qiáng)多大？（g=10N/kg）
（2）若該車在以最高時(shí)速電動(dòng)騎行的過程中，電動(dòng)機(jī)動(dòng)力做功的功率為100W，電動(dòng)車受到的阻力為多少？
（3）在上述騎行過程中，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率有多大？

電動(dòng)車技術(shù)參數(shù)
整車質(zhì)量/kg	38
標(biāo)準(zhǔn)載物/kg （人和物共計(jì)）	75
最高時(shí)速/km﹒h-1	18

Answer 1

分析：（1）地面受到的壓力等于電動(dòng)車和人的重力之和，根據(jù)公式p=

F

S

可求地面受到的壓強(qiáng)；
（2）已知該車的最高時(shí)速和做功功率，根據(jù)P=

W

t

=

Fs

t

=Fv求出牽引力，再根據(jù)二力平衡條件求出電動(dòng)車受到的阻力；
（3）根據(jù)W=Pt求出電能轉(zhuǎn)化的機(jī)械能，根據(jù)W=Pt=UIt求出消耗的電能，利用效率公式求出電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

解答：解：（1）標(biāo)準(zhǔn)載物的條件下，地面受到的壓力：
F=G=mg=75kg×10N/kg=750N，
車對(duì)地面壓強(qiáng)：
p=

F

S

=

750N

5×10-3m2

=1.5×10⁵Pa；
（2）該車的最高時(shí)速v=18km/h=5m/s，
根據(jù)P=

W

t

=

Fs

t

=Fv可得，該車受到的牽引力：
F=

P

v

=

100W

5m/s

=20N，
∵電動(dòng)自行車勻速直線運(yùn)動(dòng)，
∴受到的牽引力和受到的阻力是一對(duì)平衡力，即f=F=20N；
（3）電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η=

W機(jī)械

W電

=

P機(jī)械t

P電t

=

P機(jī)械

UI

=

100W

36V×3.5A

≈79.4%．
答：（1）在標(biāo)準(zhǔn)載物的條件下地面受到的壓強(qiáng)為1.5×10⁵Pa；
（2）電動(dòng)車受到的阻力為20N；
（3）在上述騎行過程中，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率約為79.4%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了壓強(qiáng)、阻力和效率的計(jì)算以及二力平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是公式及其變形式的靈活運(yùn)用，還要知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等．