Question

10．電動(dòng)自行車以其輕便，經(jīng)濟(jì)，環(huán)保等特點(diǎn)，受到了一些消費(fèi)者的青睞，下面是某型號(hào)電動(dòng)自行車的主要技術(shù)參數(shù)（g取10N/kg）

最高車速	≤30km/h	一次充電連續(xù)行駛行程	50km
蓄電池	36V/10Ah鉛酸蓄電池	充電時(shí)間	8h
一次充電耗電量	0.6kW•h	電動(dòng)機(jī)效率	80%
整車質(zhì)量	40kg	最大行駛噪聲	≤62dB

（1）小明騎上電動(dòng)自行車行駛時(shí)兩輪胎與地面的接觸面積共為1.0×10^-2m²，那么此時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？
（2）若小明騎電動(dòng)自行車在水平路面以6m/s的速度勻速行駛時(shí)，20min的行駛路程是多少？
（3）若小明的質(zhì)量是70kg，在（2）中受到的阻力是人與車總重的0.02倍，求勻速行駛20min，電動(dòng)自行車做的功？通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流．
（4）現(xiàn)在很多人都購(gòu)買電動(dòng)車安全帶，如圖，請(qǐng)用學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋，為什么電動(dòng)車使用安全帶更安全？

Answer 1

分析 （1）求出小明和自行車的總質(zhì)量，小明騎上電動(dòng)自行車對(duì)地面的壓力F=G=mg，知道兩輪胎與地面的接觸面積（受力面積），利用壓強(qiáng)定義式求此時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）知道小明騎電動(dòng)自行車的速度和時(shí)間，利用s=vt求行駛路程；
（3）求出小明騎車受到的阻力，由于勻速行駛，牽引力和阻力是一對(duì)平衡力，大小相等，可求牽引力，利用W=Fs求電動(dòng)車做的功，由η=$\frac{{W}_{機(jī)}}{{W}_{電}}$=80%得消耗的電能，再根據(jù)W=UIt得通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流；
（4）慣性是物體保持運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的性質(zhì)，一切物體都具有．

解答 解：
（1）小明和自行車的總質(zhì)量m=m_車+m_人=40kg+70kg=110kg，
小明騎上電動(dòng)自行車對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=110kg×10N/kg=1100N，
受力面積S=1.0×10^-2m²，
此時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1100N}{1.0×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1.1×10⁵Pa；
（2）小明騎電動(dòng)自行車v=6m/s，t=20min=1200s，
由v=$\frac{s}{t}$得行駛路程：
s=vt=6m/s×1200s=7200m；
（3）小明騎車受到的阻力：
f=0.02G=0.02×1100N=22N，
由于勻速行駛，牽引力：
F=f=22N，
電動(dòng)車做的功：
W_機(jī)=Fs=22N×7200m=158400J；
由η=$\frac{{W}_{機(jī)}}{{W}_{電}}$=80%得消耗的電能：
W_電=$\frac{{W}_{機(jī)}}{80%}$=$\frac{158400J}{80%}$=198000J，
由W=UIt得通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流：
I=$\frac{W}{Ut}$=$\frac{198000J}{36V×1200s}$≈4.6A；
（4）當(dāng)電動(dòng)車突然啟動(dòng)或加速行駛時(shí)，由于慣性小孩要保持原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)向后傾，容易摔下；如果使用了安全帶就不會(huì)發(fā)生這種情況，所以電動(dòng)車使用安全帶更安全．
答：（1）此時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是1.1×10⁵Pa；
（2）20min的行駛路程是7200m；
（3）電動(dòng)自行車做的功為158400J；通過(guò)電動(dòng)機(jī)線圈的電流為4.6A．
（4）理由同上．

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)和電學(xué)綜合題，考查了重力公式、壓強(qiáng)公式、速度公式、功的公式、效率公式的應(yīng)用，雖然知識(shí)點(diǎn)多、綜合性強(qiáng)，但都屬于基礎(chǔ)，難度不大，計(jì)算時(shí)注意單位統(tǒng)一．