Question

15．电动车以其环保、快捷、轻便的优势成为家庭常用的交通工具．如图所示的这辆电动车自身重量为600N，两个车轮与地面的总接触面积为200cm²，车胎能承受的最大压强为2×10⁵Pa．
（1）地上车的影子是由于光沿直线传播形成的，车把相当于省力（选填“省力”或“费力”）杠杆．
（2）该车的最大载重量是多大？
（3）该车每次充电能储存电能3×10⁶J，电能转化为机械能的效率为80%．若该车以某一速度匀速行驶，受到的阻力是40N，求该车充一次电后，最多能跑多远？

Answer 1

分析 （1）影子的形成都是光沿直线传播现象的典型，是由于物体遮住了光线这一科学原理；根据动力臂与阻力臂的大小关系判断杠杆的类型；
（2）知道车胎能承受的最大压强和两个车轮与地面的总接触面积，可利用公式F=pS计算出车胎能承受的最大压力，而物体对水平面的压力等于物体的重力，又知道电动车自身的重量，从而可以计算出该车的最大载重量；
（3）知道每次充电能储存电能和电能转化为机械能的效率，从而可以计算出获得的机械能，电动自行车匀速行驶，故牵引力等于阻力，再利用公式s=$\frac{W}{F}$计算该车充一次电后，最多能跑的距离．

解答 解：
（1）地上车的影子是由于光沿直线传播形成的；由示意图可知，电动车在使用时动力臂大于阻力臂，所以它属于省力杠杆．
（2）因为车胎能承受的最大压强为：p=2×10⁵Pa，总接触面积S=200cm²=0.02m²，
由p=$\frac{F}{S}$得该车车胎能承受的最大压力：
F=pS=2×10⁵Pa×0.02m²=4×10³N，
而此时该车车胎能承受的最大重力G_大等于该车车胎能承受的最大压力F，
而G_车=600N，
所以该车的量大载重量为：G=G_大-G_车=4×10³N-600N=3.4×10³N．
（3）因为W_电=3×10⁶J，电能转化为机械能的效率为：η=80%，
所以获得的机械能为：W=W_电η=3×10⁶J×80%=2.4×10⁶J，
而F=f=40N，
所以车充一次电后，最多能跑的距离为：
s=$\frac{W}{F}$=$\frac{2.4×1{0}^{6}J}{40N}$=60km．
故答案为：（1）光沿直线传播；省力；（2）该车的最大载重量是3.4×10³N；（3）该车充一次电后，最多能跑60千米．

点评 本题考查光的直线传播、杠杆的类型、重力、压力、路程、做功的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，要知道在水平面上压力等于物体自身的重力，还要学会从所给信息中找到有用的数据．