Question

3．电动自行车以其轻便、经济、环保倍受消费者青睐，60Kg的小明新买一电动自行车，其主要技术参数如表所示．他买的自行车还有一功能：当关闭电源开关，用力踩脚踏板时，它还可以对电机充电，实现自发电．一天，电动自行车载着小明以7m/s的速度在水平地面匀速行驶了1个小时，受到的阻力为总重的0.03倍．电动自行车的结构和使用涉及到许多自然科学的知识，请你从自行车的结构、使用、能量转化等方面讲出四条与所学物理知识相关的内容，或利用题中所给的数据求出四个末知量（要有完整的计算过程，g=10N/Kg）．

型号	TKR0178Z
无刷电机	48V  400W
铅蓄电池	48V  80Ah
整车质量	80Kg
与地接触总面积	1dm2

Answer 1

分析 （1）自行车上运用物理知识很多：力学、声学、光学、热学、电学等等．主要涉及到力学的内容，我们可以从质量、密度、重力、摩擦、气压、杠杆各个方面考虑．
（2）利用速度公式可求1小时内行驶的路程；利用G=mg可求小明的重力；利用p=$\frac{F}{S}$可求对地面的压强；利用力的平衡和阻力与重力的关系计算阻力的大小．还可以计算铅蓄电池充满电后具有的电能、电机工作1小时消耗的电能、1小时内动力对自行车做的功、电机以额定功率工作时电路中的电流、电机按额定功率行驶时的效率等、

解答 解：（2）①自行车手把和脚踏板有花纹，是为了在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦；
②转轴内有小钢珠是变滑动为滚动减小摩擦；
③自行车把手横杆属省力杠杆；
④脚踏板处属省力杠杆；
⑤自行车车座做的比较宽，是为了增大受力面积，从而减小人座在上面时的压强；
⑥骑自行车到达终点时就算刹车也不能立即停下来，是由于惯性；
⑦电机工作时把电能转化为机械能；
⑧电机工作原理是通电线圈在磁场中受力转动；
⑨自行发电时是将机械能转化为电能；
⑩自行发电的工作原理是电磁感应现象等；
（2）①根据v=$\frac{s}{t}$可得1小时内行驶的路程为s=vt=7m/s×1×60×60s=2.52×10⁴m；
②小明的重力为G_小明=m_小明g=60kg×10N/kg=600N；
③自行车的重力为G_车=m_车g=80kg×10N/kg=800N；
车和人的总重力为G_总=G_小明+G_车=600N+800N=1400N；
自行车在水平地面匀速行驶，自行车受到的阻力为f=0.03G=0.03×1400N=42N；
④小明骑在自行车上时，对地面的压力：
F=G_总=1400N，
压强为p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1400N}{1×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.4×10⁶Pa；
答：自行车手把和脚踏板有花纹，是为了在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦；
自行车把手横杆属省力杠杆；
电机工作时把电能转化为机械能；
自行车车座做的比较宽，是为了在压力一定时，增大受力面积，从而减小人座在上面时的压强；
1小时内行驶的路程为2.52×10⁴m；
小明的重力为600N；
自行车受到的阻力为42N；
小明骑在自行车上时，对地面的压强为1.4×10⁶Pa．

点评 针对这种开放题，没有固定的答案，我们应该从学过的力、声、光、电、磁、热各部分去寻找答案，并把每一部分再细化到每一个知识点，就能方便的找到答案．