Question

20．近几年来电动自行车实用、环保、污染少，很受人们的喜爱．现有某型号的电动自行车的一些性能参数如表所示：

整车净重	80kg	最高车速	45km/h
蓄电池的电压	50V	轮胎能承受的最大压强	2×105Pa
蓄电池类型	高能免维护铅酸型	车轮直径	40cm

（1）随着电动自行车数量的急剧增加，与电动车有关的交通事故也在逐年上升，而这其中电动车驾驶员需要负责的占了50%以上，请写出两条降低引发电动车交通事故的措施：对电动自行车限速或者电动自行车需要考驾驶证或者出台相应的法规如未成年人不能骑电动车
（2）若该电动自行车在行驶过程中每只轮胎与地面接触的面积为0.075m²，那么其载重量最大不能超过多少kg？（取g=10N/kg）
（3）若该车以8m/s的速度匀速行驶1min时，电能转化为机械能的效率为80%，工作电流是为10A，求此电动车消耗的电能是多大？行驶途中受到地面阻力多大？（电动机内部摩擦和电源内阻不计）

Answer 1

分析 （1）降低引发电动车交通事故的措施，可以从对电动自行车限速、未成年人不能骑电动车等角度分析；
（2）已知轮胎与地面接触的总面积和轮胎能承受的最大压强；根据公式F=pS可求电动自行车行驶时对地面的压力；对地面的压力等于电动自行车自身的重力与最大载重量之和；
（3）根据W=UIt可求得电动车消耗的电能；根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{\;}}$可求得机械能，利用v=$\frac{s}{t}$可得路程s；再利用W=Fs可求得行驶途中受到的牵引力，因为该车以8m/s的速度匀速行驶，所以F=f．

解答 解：（1）降低引发电动车交通事故的措施：对电动自行车限速、或者电动自行车需要考驾驶证、或者出台相应的法规如未成年人不能骑电动车等；
（2）已知车胎能承受的最大压强p=2×10⁵Pa，总接触面积为S=2×0.075m²=1.5×10^-2m²，
由p=$\frac{F}{S}$，可知，该车车胎能承受的最大压力为：
F=pS=2×10⁵Pa×1.5×10^-2m²=3000N，
G_车=m_车g=80kg×10N/kg=800N，
该车的量大载重：
G=F-G_车=3000N-800N=2200N，
最大承载物体的质量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2200N}{10N/kg}$=220kg；
（3）电动车消耗的电能：
W=UIt=50V×10A×60s=3×10⁴J；
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{\;}}$可得机械能：
W_有用=η×W=80%×3×10⁴J=2.4×10⁴J；
由v=$\frac{s}{t}$可得，速行驶1min时的路程：
s=vt=8m/s×60s=480m
由W=Fs可得行驶途中受到的牵引力：
F=$\frac{{W}_{有用}}{s}$=$\frac{2.4×1{0}^{4}J}{480m}$=50N．
因为该车以8m/s的速度匀速行驶，所以行驶途中受到地面阻力f=F=50N．
答：（1）对电动自行车限速或者电动自行车需要考驾驶证或者出台相应的法规如未成年人不能骑电动车；
（2）其载重量最大不能超过220kg；
（3）此电动车消耗的电能是3×10⁴J；行驶途中受到地面阻力为50N．

点评 本题是一道电学和力学的综合应用题，解决的是有关电动自行车的相关问题，有意义，能从基本参数表中得出有用信息并加以利用是本题的关键．