Question

（2012?河南模擬）電動自行車可以電動騎行，亦可以腳踏騎行．使用前，應先對車上的蓄電池充電．電動騎行時，蓄電池對車上電動機供電，電動機為車提供動力．如圖所示，現有一輛電動自行車，沿著水平的道路勻速行駛，在0.5h內，電動行駛了9km，此時車上電動機的工作電壓為32V，工作電流為4A．
（1）電動自行車在電動騎行時，能量是如何轉化的？
（2）為什么充足氣的電動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，則這段路程內該車克服阻力所做的功為多少？
（4）該車電能轉化為機械能的效率是多少？

Answer 1

分析：（1）電動自行車是一種新的交通工具，它是利用蓄電池來供電，通過電動機將電能轉化成機械能的裝置；
（2）由于熱脹冷縮的道理，車胎內充足氣再放在烈日下暴曬時，氣體體積會膨脹，壓強會增大，將車胎曬爆；
（3）已知電動車做勻速運動，根據二力平衡的條件可知，牽引力等于阻力；根據公式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化為機械能的效率．

解答：解：（1）電動自行車在電動騎行時，通過電動機將電能轉化成機械能的；
（2）充足氣的電動自行車在烈日下爆曬時，輪胎內的氣體溫度升高而膨脹，壓強增大，達到一定程度就會把車胎脹破，所以充足氣的電動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）電動車消耗的電能為W_總=UIt=32V×4A×1800s=2.304×10⁵J；
該車電能轉化為機械能的效率是η=

W

W總

×100%=

1.8×105J

2.304×105J

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

點評：本題考查做功、消耗電能與轉化效率的計算，也考查了能量轉化，關鍵是公式及其變形的靈活運用；要知道物體做勻速運動時牽引力等于阻力，解題過程中要注意單位的換算．