Question

電動自行車是倍受人們青睞的一種交通工具，如圖所示．其主要結構就是在原來的普通自行車的基礎上，增加了電動機及供電、傳動設備，它可以電動騎行，亦可以腳踏騎行．電動騎行時，蓄電池為車上的電動機供電，電動機為車提供動力；腳踏騎行時，與普通白行車相同．
下表是某型號電動白行車主要技術參數．

整車	整車質量	40kg
	最高車速	≤30km/h
	最大噪聲	≤62dB
蓄電池	電壓	48V
	容量	12A，h
電動機	額定電壓	48V
	額定功率	240W

（1）仔細觀察電動自行車的構造，會發現很多地方用到了物理知識．請仿照下面的示例，再列舉三處應用物理知識進行設計的事例．
示例：電動自行車的車座大而扁平，可減小壓強．
答：A

電動自行車的輪胎上有凹凸不平的花紋，可增大摩擦

B

車把手有花紋，可增大摩擦

C

腳踏板上有花紋，可增大摩擦

（2）當一個初三學生騎著電動自行車在平直的公路上勻速行駛時，輪胎與地面的總接觸面積約為40cm²，此時路面受到的壓強約為多大？
（3）電動自行車以額定功率行駛時通過電動機線圈的電流是多大？
（4）蓄電池充足電后儲存的能量是多少？
（5）在蓄電池充足電后為電動機供電的過程中，當把儲存能量的80%提供給電動機后就應進行充電．若電動機工作時將電能轉化為對自行車輸出機械能的效率為75%，電動自行車在平直的公路上勻速行駛時受到的阻力為30N，則蓄電池充一次電最多能完全依靠儲存的電能連續行駛多遠？
（6）從環保的角度來看，與摩托車相比，電動自行車有什么優缺點？（各列舉一條）

Answer 1

分析：（1）根據影響滑動摩擦力的大小因素，從增大和減小摩擦的知識點去分析即可．
（2）估計中學生的質量大約為50kg，電動自行車對地面的壓力等于中學生和電動車的重力之和，利用G=mg求出其大小，再根據壓強公式求出對地面的壓強．
（3）根據表格中數據可知額定功率和額定電壓，根據I=

P

U

求出額定電流．
（4）已知正常工作電壓和容量，根據W=UIt求出蓄電池一次充足電可儲存的能量；
（5）根據電動自行車行駛克服阻力做功為W=fs，因蓄電池儲存能量的80%提供給電動機，電動機工作時將電能轉化為對自行車輸出機械能的效率為75%，用于電動自行車行駛克服阻力做功，即W×80%×75%=fs，就可以求出電動車行駛的路程S．
（6）電動自行車相對于內燃機來說，減少了尾氣和熱量的排放，以及噪聲的污染但蓄電池使用壽命短且廢棄后會環境有污染．

解答：解：（1）電動自行車的構造上蘊含著豐富的物理知識：
①電動自行車的輪胎上有凹凸不平的花紋，可增大摩擦；
②車把手有花紋，可增大摩擦；
③腳踏板上有花紋，可增大摩擦；
④車把的構造是輪軸，省力；
⑤車輪是圓形的，滾動摩擦比滑動摩擦小．
故答案為：A、電動自行車的輪胎上有凹凸不平的花紋，可增大摩擦；
B、車把手有花紋，可增大摩擦；
C、腳踏板上有花紋，可增大摩擦．
（2）假設汽車人的質量約為50kg，人騎車時對地面的壓力為人和車的重力之和，
則路面受到的壓強：P=

F

S

=

(m人+m車)g

S

=

(50kg+40kg)×10N/kg

40×10-4m2

=2.25×10⁵Pa
答：路面受到的壓強大約2.25×10⁵Pa．
（3）電動自行車額定工作下的電流：
I=

P

U

=

240w

48v

=5A
答：電動自行車以額定功率行駛時通過電動機線圈的電流是5A．
（4）蓄電池儲存的電能：
W=UIt=48V×12A×3600s=2.07×10⁶J．
答：蓄電池充足電后儲存的能量是2.07×10⁶J．
（5）因為電動自行車勻速行駛，所以f=F，據題意可得：W×80%×75%=fs
∴S=

W×80%×75%

f

=

2.07×106J×80%×75%

30N

=4.14×10⁴m
答：蓄電池充一次電最多能完全依靠儲存的電能連續行駛4.14×10⁴m．
（6）優點：不會排放尾氣、噪音小；
缺點：蓄電池一般使用一定時間后就需更換，廢棄后的電池易污染環境．

點評：電動自行車是我們生活中比較常見的交通工具，電動自行車用到了很多物理知識，也是中考的一個熱點，需要引起我們的注意．