Question

7．为了小明将来读高中上学方便，小明家新买了某种型号的电动自行车，如图，其主要技术参数如表所示：

整车质量	40kg
电机额定功率	240W
额定工作电压	48V
最大车速	≤20km/h

（1）电动自行车在构造上利用了很多物理知识，请你仿照例句，另外写出一条不同的构造与原理．
示例：车座做成宽大的马鞍状，是通过增大受力面积来减小压强．
答：轮胎表面有凹凸不平的花纹，是通过增大粗糙程度来增大摩擦．
（2）该车以额定功率行驶时，通过电机的电流为多大？
（3）电动自行车行驶时所受的阻力为人车总重的0.04倍，电机能把80%的电能转化为克服阻力做功．质量为60kg的小明骑着这辆电动车，在平直公路上以额定功率匀速电动行驶10min，通过的路程是多少？（g取10N/kg）

Answer 1

分析 （1）观察电动车的构造都有哪些，然后将它的构造部分（如轮胎，车闸，反光镜，脚踏板，尾灯，轴承等）结合物理知识得出答案；
（2）参数中，已知电动车的额定功率和额定电压，所以算电流，可根据电功率公式的变形式I=$\frac{P}{U}$算出；
（3）本题中有一个等量关系，就是80%的电能转化为克服阻力做功．解答本题就需要根据这个关系进行求解．
我们可先求出人和车的总重力，然后求出车受到的阻力，最后根据80%的电能转化为克服阻力做功这个关系和W=Pt、W=Fs这两个公式建立一个等式，就可以求出电动车通过的路程．

解答 解：（1）轮胎表面有凹凸不平的花纹，是通过增大粗糙程度来增大摩擦；
车轮毂用铝合金制造，是通过减小密度来减小整车质量；
尾灯用红色反射镜制造，是通过反射红光来增加警示性；
车轴使用轴承，是利用滚动来减小摩擦等．
（2）由P=UI得：I=$\frac{P}{U}$=$\frac{240N}{48V}$=5A．
（3）人和车的总重力：G_总=（m_车+m_人）g=（40kg+60kg）×10N/kg=1000N；
车受到的阻力：F_阻=0.04G_总=0.04×1000N=40N；
由题意得：80%Pt=F_阻s
则s=$\frac{80%Pt}{{F}_{阻}}$=$\frac{0.8×240W×600s}{40N}$=2880m．
答：（1）轮胎表面有凹凸不平的花纹，是通过增大粗糙程度来增大摩擦；
（2）通过电机的电流为5A；
（3）通过的路程是2880m．

点评 本题的第（1）问是一个开放性试题；第（2）问是一个简单的公式计算题；难度在第（3）问，计算需要用到两个功的计算公式，求解时需要根据题中的等量关系建立一个等式，从而进行求解．当然本题还可以逐步计算：先根据W=Pt算出电能，然后乘以80%算出电动车克服阻力做的功，再算出人和车的总重力，从而算出电动车行驶时受到的阻力，最后根据公式W=Fs的变形式算出电动车通过的路程．