Question

如图所示为某品牌电动自行车，它是倍受人们青睐的一种交通工具．它可以电动骑行；亦可以脚踏骑行．电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力．若该电动车自重为400N，蓄电池正常工作电压32V．在水平笔直的道路匀速行驶时，0.5h内行驶9km．求：
（1）这段时间内自行车的平均速度是多少m/s？
（2）若骑车的人所受重力为600N，行驶时每个轮胎与地面接触面积20cm²，车对地面的压强是多少？
（3）若车和人在匀速行驶时所受阻力20N，这段路程内电动车牵引力做功是多大？
（4）这段道路上该车行驶时的工作电流是5A，电能转化为机械能的效率是多少？．

Answer 1

解：（1）这段时间内自行车的平均速度：
v===18km/h=5m/s；
（2）车对地面的压力：
F=G_人+G_车=600N+400N=1000N，
车对地面的压强：
p===2.5×10⁵Pa；
（3）匀速行驶时，牵引力和阻力是一对平衡力，
所以牵引力F=f=20N，
这段路程内电动车牵引力做的功：
W=Fs=20N×9000m=1.8×10⁵J；
（4）消耗的电能：
W_电=UIt=32V×5A×0.5×3600s=2.88×10⁵J，
电能转化为机械能的效率：
η===62.5%．
答：（1）这段时间内自行车的平均速度是5m/s；
（2）车对地面的压强是2.5×10⁵Pa；
（3）这段路程内电动车牵引力做功是1.8×10⁵J；
（4）电能转化为机械能的效率是62.5%．
分析：（1）已知行驶的时间和距离，根据速度公式求出这段时间内自行车的平均速度；
（2）地面受到的压力等于电动车和人的重力之和，根据公式压强公式可求地面受到的压强；
（3）匀速行驶时，牵引力和阻力是一对平衡力，根据二力平衡条件求出牵引力的大小，根据W=Fs求出牵引力做的功；
（4）根据W=Pt=UIt求出消耗的电能，根据效率公式求出电能转化为机械能的效率．
点评：本题考查了速度、压强、功、电功、效率的计算和二力平衡条件的应用，关键是公式及其变形式的灵活运用，计算过程要注意单位的换算．