Question

（2012?河南模擬）電動(dòng)自行車可以電動(dòng)騎行，亦可以腳踏騎行．使用前，應(yīng)先對(duì)車上的蓄電池充電．電動(dòng)騎行時(shí)，蓄電池對(duì)車上電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為車提供動(dòng)力．如圖所示，現(xiàn)有一輛電動(dòng)自行車，沿著水平的道路勻速行駛，在0.5h內(nèi)，電動(dòng)行駛了9km，此時(shí)車上電動(dòng)機(jī)的工作電壓為32V，工作電流為4A．
（1）電動(dòng)自行車在電動(dòng)騎行時(shí)，能量是如何轉(zhuǎn)化的？
（2）為什么充足氣的電動(dòng)自行車不宜在烈日下爆曬？
（3）若車和人在行駛過程中所受阻力為20N，則這段路程內(nèi)該車克服阻力所做的功為多少？
（4）該車電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多少？

Answer 1

分析：（1）電動(dòng)自行車是一種新的交通工具，它是利用蓄電池來供電，通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的裝置；
（2）由于熱脹冷縮的道理，車胎內(nèi)充足氣再放在烈日下暴曬時(shí)，氣體體積會(huì)膨脹，壓強(qiáng)會(huì)增大，將車胎曬爆；
（3）已知電動(dòng)車做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)二力平衡的條件可知，牽引力等于阻力；根據(jù)公式W=FS可求該車克服阻力所做的功．
（4）已知工作電壓和工作電流，根據(jù)公式W=UIt可求消耗的電能；做的功與消耗電能的比值就是該車電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率．

解答：解：（1）電動(dòng)自行車在電動(dòng)騎行時(shí)，通過電動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的；
（2）充足氣的電動(dòng)自行車在烈日下爆曬時(shí)，輪胎內(nèi)的氣體溫度升高而膨脹，壓強(qiáng)增大，達(dá)到一定程度就會(huì)把車胎脹破，所以充足氣的電動(dòng)自行車不宜在烈日下爆曬．
（3）該車克服阻力所做的功：W=FS=fS=20N×9000m=1.8×10⁵J．
（4）電動(dòng)車消耗的電能為W_總=UIt=32V×4A×1800s=2.304×10⁵J；
該車電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是η=

W

W總

×100%=

1.8×105J

2.304×105J

×100%≈78.1%．
答：（1）電動(dòng)自行車在電動(dòng)騎行時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能；
（2）車胎內(nèi)氣體溫度升高，氣壓增大，超過一定限度會(huì)把車胎脹破；
（3）該車克服阻力所做的功為1.8×10⁵J；
（4）該車電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是78.1%．

點(diǎn)評(píng)：本題考查做功、消耗電能與轉(zhuǎn)化效率的計(jì)算，也考查了能量轉(zhuǎn)化，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用；要知道物體做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力等于阻力，解題過程中要注意單位的換算．