Question

4．摩托车排放的尾气造成的空气污染越来越严重．许多大中城市严禁摩托车在市内行驶，在这种情况下，电动自行车具有更好的发展前景．因为电动自行车可以电动骑行，亦可以脚踏骑行．使用前，应先对车上的蓄电池充电．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．现有一辆电动自行车，沿着水平笔直的道路匀速行驶，在0.5h内，电动行驶了9km．此时车上电动机的工作电压为32V，工作电流为4A．
（1）电动自行车在电动骑行启动时，能量是如何转化的？
（2）若车和人在行驶过程中所受阻力为20N，则这段路程内该车克服阻力所做的功为多少？
（3）该车电能转化为机械能的效率是多少？

Answer 1

分析 （1）电动自行车是一种新的交通工具，它是利用蓄电池来供电，通过电动机将电能转化成机械能的装置；
（2）根据功的计算公式W=fs求出这段路程内该车克服阻力所做的功；
（3）先求出W_总，然后根据机械效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$求该车电能转化为机械能的效率．

解答 解：（1）电动自行车在电动骑行启动时，用蓄电池来供电，将蓄电池的化学能转化成电能，再通过电动机将电能转化成机械能的；
（2）这段路程内该车克服阻力所做的功W_有用=fs=20N×9000m=1.8×10⁵J；
（3）W_总=UIt=32V×4A×0.5×3600s=2.3×10⁵J，
效率：η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1.8×1{0}^{5}J}{2.3×1{0}^{5}J}$×100%≈78.1%．
答：（1）化学能转化为电能，电能转化为机械能；
（2）这段路程内该车克服阻力所做的功为1.8×10⁵J；
（3）该电动车的效率是78.1%．

点评 此题综合性很强，既考查了功的计算，也考查了能量转化和利用率，计算过程中要注意使用国际单位．