Question

13．电动自行车以节能、环保、便捷深受人们的喜爱．以下是某品牌电动自行车的铭牌：

车型：20寸（车轮直径：508mm）	电池规格：36V，12Ah（铅酸蓄电池）
整车质量：40kg	额定转速：210r/min
一次充电贮存的能量：1.6×106J	充电时间：6～8h
电机：额定电压36V、效率80%	最高车速：8m/s

若质量是60kg的人骑电动自行车在水平路匀速行驶时，受到的阻力是人与车总重的0.02倍，取g=10N/kg．
（1）以5m/s的速度匀速行驶10min，求电动机对自行车做的功．
（2）通过电动机线圈的最大电流是多大？
（3）与使用摩托车比较，列举出使用电动自行车的两点优点．

Answer 1

分析 （1）由题知电动自行车匀速行驶，根据二力平衡的知识知道牵引力的大小等于阻力大小，而阻力大小等于压力的0.02倍（压力根据F=G=mg计算），据此可求牵引力的大小；利用速度公式求电动车行驶的距离，利用W=Fs求电动机对自行车做的功；
（2）求出了电动机对自行车做的有用功，知道电动机的效率，利用效率公式电动机做的总功，再根据W_总=UIt求通过电动机线圈的电流；
（3）电动车的优点，可以从节能、环保方面分析．

解答 解：
（1）因为电动车在水平的路面上匀速行驶，
所以电动车受到的牵引力：
F=f=0.02G=0.02mg=0.02×（60kg+40kg）×10N/kg=20N
行驶距离：
s=vt=5m/s×10×60s=3000m，
电动机对自行车做的有用功：
W_有=Fs=20N×3000m=6×10⁴J；
（2）由主要参数表中知道，电动机的效率为80%，
因为η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%，
所以W_总=$\frac{{W}_{有}}{η\;}$=$\frac{6×1{0}^{4}J}{80%}$=7.5×10⁴J，
又因为W_总=UIt，
所以通过电动机线圈的电流：
I=$\frac{{W}_{总}}{Ut}$=$\frac{7.5×1{0}^{4}J}{36V×10×60s}$≈3.5A；
（3）电动车最大的优点是：利用电能，节约化石能源；同时，行驶过程无尾气污染，无噪声污染．
答：（1）以5m/s的速度匀速行驶10min，电动机对自行车做的功为6×10⁴J；
（2）通过电动机线圈的最大电流是3.5A；
（3）利用电能，节约化石能源；同时，行驶过程无尾气污染，无噪声污染．

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．