Question

（2013?貴港模擬）電動(dòng)自行車已經(jīng)成為人們出行的主要代步工具之一．使用前，先對(duì)車上的蓄電池充電．電動(dòng)自行車行駛時(shí)，蓄電池給車上的電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力．現(xiàn)有一輛電動(dòng)自行車，沿著平直的道路勻速行駛，在0.5h內(nèi)，電動(dòng)車行駛了9km，此過(guò)程中電動(dòng)機(jī)的工作電壓為36V，工作電流為5A．車和人共重1000N，行駛時(shí)輪胎與地面的接觸面積共為80cm²．
（1）行駛過(guò)程中車對(duì)地面的壓強(qiáng)為多少？
（2）若車和人在行駛過(guò)程中受到的阻力為總重的0.018倍，電動(dòng)機(jī)對(duì)車做了多少功？
（3）此過(guò)程中，車消耗了多少電能？電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為多少？

Answer 1

分析：（1）行駛過(guò)程中車對(duì)地面的壓力等于車和人的共重，又知道輪胎與地面的接觸面積，根據(jù)壓強(qiáng)公式求出對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（2）根據(jù)題意求出車和人在行駛過(guò)程中受到的阻力，勻速行駛時(shí)受到的阻力和電動(dòng)車的牽引力相等，根據(jù)W=Fs求出電動(dòng)機(jī)對(duì)車做的功；
（3）根據(jù)W=UIt求出車消耗的電能，再根據(jù)效率公式求出電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

解答：解：（1）行駛過(guò)程中車對(duì)地面的壓力：
F=G=1000N，
受力面積：
S=80cm²=8×10^-3m²，
對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=

F

S

=

1000N

8×10-3m2

=1.25×10⁵Pa；
（2）車和人在行駛過(guò)程中受到的阻力：
f=0.018G=0.018×1000N=18N，
∴電動(dòng)車勻速行駛時(shí)，受到的阻力和電動(dòng)車的牽引力是一對(duì)平衡力，
∴電動(dòng)車受到的牽引力：
F=f=18N，
電動(dòng)機(jī)對(duì)車做的功：
W=Fs=18N×9×10³m=1.62×10⁵J；
（3）車消耗的電能：
W_電=UIt=36V×5A×0.5×3600s=3.24×10⁵J，
電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：
η=

W

W電

×100%=

1.62×105J

3.24×105J

×100%=50%．
答：（1）行駛過(guò)程中車對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.25×10⁵Pa；
（2）電動(dòng)機(jī)對(duì)車做的功為1.62×10⁵J；
（3）此過(guò)程中，車消耗的電能為3.24×10⁵J，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為50%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了壓強(qiáng)公式、做功公式、電功公式、效率公式以及二力平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等．