Question

10．市場上有一款電動自行車，該車電動機(jī)的工作電壓為32V，電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，車輪與地面接觸的總面積為40cm²．某人騎著該車在水平公路上以5m/s的速度勻速直線行駛了10min，牽引力為20N，人和車的總質(zhì)量為120kg，在此過程中：
（1）電動自行車對水平地面的壓強(qiáng)是多少？
（2）電動自行車牽引力做功為多少？
（3）電動自行車勻速行駛時，電動機(jī)的工作電流為多少？（結(jié)果保留一位小數(shù)）

Answer 1

分析 （1）行駛過程中，車對地面的壓力等于人和車的總重力，利用G=mg求人和車的總重力，出根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$可求車對地面的壓強(qiáng)；
（2）知道速度和時間，利用s=vt求出路程；根據(jù)公式W=Fs可求克服阻力做的功，
（3）根據(jù)效率求出電動機(jī)做的所有功（即總功），利用W=UIt求出工作電流．

解答 解：（1）S=40cm²=4×10^-3m²，
車對地面的壓力：
F=G=mg=120kg×10N/kg=1200N；
在行駛過程中，車對地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{4×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=3×10⁶Pa；
（2）由v=$\frac{s}{t}$得：
s=vt=5m/s×10×60s=3000m；
該電動自行車在10min內(nèi)克服阻力所做的功：
W_有用=Fs=20N×3000m=60000J；
（3）由=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$，可得，電流對電動機(jī)所做的總功：
W_總=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{60000J}{75%}$=80000J，
由W=UIt得：電動機(jī)的工作電流：
I=$\frac{{W}_{總}}{Ut}$=$\frac{80000J}{32V×10×60s}$≈4.2A．
答：（1）電動自行車對水平地面的壓強(qiáng)是1.5×10⁵Pa；
（2）電動自行車牽引力做功為60000J；
（3）電動自行車勻速行駛時，電動機(jī)的工作電流約為4.2A．

點(diǎn)評 本題是一道力學(xué)和電學(xué)的綜合題，結(jié)合題目提供的條件，結(jié)合功的計算和對電動車效率的理解可解答．關(guān)鍵是公式的靈活運(yùn)用，解答過程中要注意單位的統(tǒng)一．