Question

17．电动自行车可以电动骑行，也可以脚踏骑行．使用前，应先对车上的蓄电池充电；电动骑行时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力．现有一辆电动自行车，沿着水平的道路匀速行驶，在0.5h内，电动骑行了9km，此时车上电动机的工作电压为32V，工作电流为4A．
（1）电动自行车在电动骑行时，能量是如何转化的？
（2）若该车和人共重1000N，行驶时轮胎与地面的接触面积共为80cm²，那么车对地面的压强多大？
（3）若车和人在行驶过程中所受阻力为20N，则这段路程内该车克服阻力所做的功为多少？
（4）该车电能转化为机械能的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）电动自行车在电动骑行时，利用蓄电池来供电，通过电动机将电能转化成机械能；
（2）先根据F=G求车对地面的压力，再根据压强公式可直接求出车对地面的压强；
（3）根据功的计算公式W=Fs，可直接求出这段路程内该车克服阻力所做的功；
（4）先根据W_总=UIt求出消耗的电能，然后根据效率公式η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$计算能量的转化效率．

解答 解：（1）电动自行车在电动骑行时，用蓄电池来供电，将蓄电池的化学能转化成电能，再通过电动机将电能转化成机械能；
（2）行驶时，车地面的压力F=G=1000N，受力面积为S=80cm²=8×10^-3m²；
则车对地面压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1000N}{8×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=1.25×10⁵Pa；
（3）这段路程内该车克服阻力所做的功：
W_有用=fs=20N×9000m=1.8×10⁵J；
（4）这段路程内消耗的电能：
W_总=UIt=32V×4A×0.5×3600s=2.304×10⁵J，
该车电能转化为机械能的效率：
η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1.8×1{0}^{5}J}{2.304×1{0}^{5}J}$×100%≈78.1%．
答：（1）电动自行车在电动骑行时，化学能转化为电能，电能再转化为机械能；
（2）车对地面的压强为1.25×10⁵Pa；
（3）这段路程内该车克服阻力所做的功为1.8×10⁵J；
（4）该车电能转化为机械能的效率是78.1%．

点评 此题既考查了压强、功的计算，也考查了能量转化和利用率，计算过程中要注意使用国际单位，综合性较强．