Question

10．电动自行车以其轻便，经济，环保等特点，受到了一些消费者的青睐，下面是某型号电动自行车的主要技术参数（g取10N/kg）

最高车速	≤30km/h	一次充电连续行驶行程	50km
蓄电池	36V/10Ah铅酸蓄电池	充电时间	8h
一次充电耗电量	0.6kW•h	电动机效率	80%
整车质量	40kg	最大行驶噪声	≤62dB

（1）小明骑上电动自行车行驶时两轮胎与地面的接触面积共为1.0×10^-2m²，那么此时对地面的压强是多大？
（2）若小明骑电动自行车在水平路面以6m/s的速度匀速行驶时，20min的行驶路程是多少？
（3）若小明的质量是70kg，在（2）中受到的阻力是人与车总重的0.02倍，求匀速行驶20min，电动自行车做的功？通过电动机线圈的电流．
（4）现在很多人都购买电动车安全带，如图，请用学过的知识解释，为什么电动车使用安全带更安全？

Answer 1

分析 （1）求出小明和自行车的总质量，小明骑上电动自行车对地面的压力F=G=mg，知道两轮胎与地面的接触面积（受力面积），利用压强定义式求此时对地面的压强；
（2）知道小明骑电动自行车的速度和时间，利用s=vt求行驶路程；
（3）求出小明骑车受到的阻力，由于匀速行驶，牵引力和阻力是一对平衡力，大小相等，可求牵引力，利用W=Fs求电动车做的功，由η=$\frac{{W}_{机}}{{W}_{电}}$=80%得消耗的电能，再根据W=UIt得通过电动机线圈的电流；
（4）惯性是物体保持运动状态不变的性质，一切物体都具有．

解答 解：
（1）小明和自行车的总质量m=m_车+m_人=40kg+70kg=110kg，
小明骑上电动自行车对地面的压力：
F=G=mg=110kg×10N/kg=1100N，
受力面积S=1.0×10^-2m²，
此时对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1100N}{1.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1.1×10⁵Pa；
（2）小明骑电动自行车v=6m/s，t=20min=1200s，
由v=$\frac{s}{t}$得行驶路程：
s=vt=6m/s×1200s=7200m；
（3）小明骑车受到的阻力：
f=0.02G=0.02×1100N=22N，
由于匀速行驶，牵引力：
F=f=22N，
电动车做的功：
W_机=Fs=22N×7200m=158400J；
由η=$\frac{{W}_{机}}{{W}_{电}}$=80%得消耗的电能：
W_电=$\frac{{W}_{机}}{80%}$=$\frac{158400J}{80%}$=198000J，
由W=UIt得通过电动机线圈的电流：
I=$\frac{W}{Ut}$=$\frac{198000J}{36V×1200s}$≈4.6A；
（4）当电动车突然启动或加速行驶时，由于惯性小孩要保持原来的运动状态向后倾，容易摔下；如果使用了安全带就不会发生这种情况，所以电动车使用安全带更安全．
答：（1）此时对地面的压强是1.1×10⁵Pa；
（2）20min的行驶路程是7200m；
（3）电动自行车做的功为158400J；通过电动机线圈的电流为4.6A．
（4）理由同上．

点评 本题为力学和电学综合题，考查了重力公式、压强公式、速度公式、功的公式、效率公式的应用，虽然知识点多、综合性强，但都属于基础，难度不大，计算时注意单位统一．