Question

20．近幾年來電動自行車實用、環(huán)保、污染少，很受人們的喜愛．現(xiàn)有某型號的電動自行車的一些性能參數(shù)如表所示：

整車凈重	80kg	最高車速	45km/h
蓄電池的電壓	50V	輪胎能承受的最大壓強	2×105Pa
蓄電池類型	高能免維護(hù)鉛酸型	車輪直徑	40cm

（1）隨著電動自行車數(shù)量的急劇增加，與電動車有關(guān)的交通事故也在逐年上升，而這其中電動車駕駛員需要負(fù)責(zé)的占了50%以上，請寫出兩條降低引發(fā)電動車交通事故的措施：對電動自行車限速或者電動自行車需要考駕駛證或者出臺相應(yīng)的法規(guī)如未成年人不能騎電動車
（2）若該電動自行車在行駛過程中每只輪胎與地面接觸的面積為0.075m²，那么其載重量最大不能超過多少kg？（取g=10N/kg）
（3）若該車以8m/s的速度勻速行駛1min時，電能轉(zhuǎn)化為機械能的效率為80%，工作電流是為10A，求此電動車消耗的電能是多大？行駛途中受到地面阻力多大？（電動機內(nèi)部摩擦和電源內(nèi)阻不計）

Answer 1

分析 （1）降低引發(fā)電動車交通事故的措施，可以從對電動自行車限速、未成年人不能騎電動車等角度分析；
（2）已知輪胎與地面接觸的總面積和輪胎能承受的最大壓強；根據(jù)公式F=pS可求電動自行車行駛時對地面的壓力；對地面的壓力等于電動自行車自身的重力與最大載重量之和；
（3）根據(jù)W=UIt可求得電動車消耗的電能；根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{\;}}$可求得機械能，利用v=$\frac{s}{t}$可得路程s；再利用W=Fs可求得行駛途中受到的牽引力，因為該車以8m/s的速度勻速行駛，所以F=f．

解答 解：（1）降低引發(fā)電動車交通事故的措施：對電動自行車限速、或者電動自行車需要考駕駛證、或者出臺相應(yīng)的法規(guī)如未成年人不能騎電動車等；
（2）已知車胎能承受的最大壓強p=2×10⁵Pa，總接觸面積為S=2×0.075m²=1.5×10^-2m²，
由p=$\frac{F}{S}$，可知，該車車胎能承受的最大壓力為：
F=pS=2×10⁵Pa×1.5×10^-2m²=3000N，
G_車=m_車g=80kg×10N/kg=800N，
該車的量大載重：
G=F-G_車=3000N-800N=2200N，
最大承載物體的質(zhì)量：
m=$\frac{G}{g}$=$\frac{2200N}{10N/kg}$=220kg；
（3）電動車消耗的電能：
W=UIt=50V×10A×60s=3×10⁴J；
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{\;}}$可得機械能：
W_有用=η×W=80%×3×10⁴J=2.4×10⁴J；
由v=$\frac{s}{t}$可得，速行駛1min時的路程：
s=vt=8m/s×60s=480m
由W=Fs可得行駛途中受到的牽引力：
F=$\frac{{W}_{有用}}{s}$=$\frac{2.4×1{0}^{4}J}{480m}$=50N．
因為該車以8m/s的速度勻速行駛，所以行駛途中受到地面阻力f=F=50N．
答：（1）對電動自行車限速或者電動自行車需要考駕駛證或者出臺相應(yīng)的法規(guī)如未成年人不能騎電動車；
（2）其載重量最大不能超過220kg；
（3）此電動車消耗的電能是3×10⁴J；行駛途中受到地面阻力為50N．

點評 本題是一道電學(xué)和力學(xué)的綜合應(yīng)用題，解決的是有關(guān)電動自行車的相關(guān)問題，有意義，能從基本參數(shù)表中得出有用信息并加以利用是本題的關(guān)鍵．