Question

6．如图甲所示，双轮电动平衡车因其体积小，操控新颖方便，越来越受到年轻人的喜爱，如表是某双轮电动平衡车的部分技术参数．

技术参数
车身自重	20kg
最高速度	20km/h
电池	可充锂电池
额定工作电压	60V
电池容量	10Ah

（1）当电动平衡车在水平直路面上水平向右匀速行驶时，请在图乙中画出该车轮受到地面摩擦力的示意图．
（2）体重为600N的小明站在该双轮电动平衡车上时，若每个车轮与地面的接触面积为20cm²，则地面受到的压强是多少？
（3）该双轮电动平衡车充满电后，小明骑着它在水平路面上匀速行驶10.8km后，发现电动车的电能刚好消耗了一半．若电动平衡车行驶时受到的阻力为总重的0.1倍，则此电动平衡车的效率约为多少？

Answer 1

分析 （1）力的示意图是用一个带箭头的线段把力的大小、方向、作用点三个要素表示出来，线段的长短表示力的大小，箭头表示力的方向，线段起点或终点表示力的作用点．
（2）电动车在水平路面上驾驶时，对地面的压力和自身的重力相等，受力面积为2个车轮与地面的接触面积，根据p=$\frac{F}{S}$求出对地面的压强；
（3）由铭牌提供信息，利用W=UIt=UQ求双轮电动平衡车一次充电储存电能（总能量）；求出电动车匀速行驶10.8km牵引力做的功（有用能量），利用效率公式求双轮电动平衡车的效率．

解答 解：（1）电动平衡车在水平直路面上水平向右匀速行驶时，车轮给地面向后的摩擦力，根据力的作用是相互的，地面就给后轮向前的摩擦力；故该车轮受到地面摩擦力是水平向右的，过作用点作一条水平向右的线段，用符号f表示，如下图所示：

（2）电动车在水平路面上驾驶时，对地面的压力：
F=G_总=m_车g+G_小明=20kg×10N/kg+600N=800N，
受力面积：
S=2×20cm²=40cm²=4×10^-3m²，
对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{800N}{4×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=2×10⁵Pa；
（3）因为匀速行驶，故F=f=0.1G_总=0.1×800N=80N，
双轮电动平衡车的牵引力做功：
W_有=Fs=80N×10.8×10³m=8.64×10⁵J，
双轮电动平衡车一次充电储存电能：
W_总=UIt=UQ=60V×10Ah=60V×10A×3600s=2.16×10⁶J，
${W}_{总}^{′}$=$\frac{1}{2}$W_总=$\frac{1}{2}$×2.16×10⁶J=1.08×10⁶J，
双轮电动平衡车的效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}^{′}}$×100%=$\frac{8.64×1{0}^{5}J}{1.08×1{0}^{6}J}$×100%=80%．
答：（1）见上图；
（2）地面受到的压强是2×10⁵Pa；
（3）此电动平衡车的效率约为80%．

点评 本题是力学综合计算题，虽涉及到的知识点多，但本题内容贴近生活实际，便于激发学生探究物理现象的兴趣，体现了新课标的要求，属于中考热点题型．