两轮自平衡电动车作为一种新兴的交通工具,倍受年轻人的喜爱(如图所示).下表是某型号两轮自平衡电动车的主要技术参数.
整车质量 | 20kg |
锂电池电压 | 48V |
锂电池容量 | 12A•h |
电动车额定电压 | 48V |
电动机额定功率 | 350W |
(1)图中小景的质量为40kg,轮胎与地面的总接触面积为0.01m2,求地面受到的压强(g取10N/kg)
(2)若电动机以额定功率工作,求锂电池充足一次电最多可骑行的时间(精确到0.1)
(3)锂电池充足电后,电动车在平直的公路上匀速行驶,受到的平均阻力为96N,最多能连续行驶17.28km,求电动车工作的效率.
【考点】86:压强的大小及其计算;E6:能量利用效率;J4:电功计算公式的应用.
【分析】(1)小景骑车时对地面的压力等于小景和电动车的重力之和,根据F=G=mg求出其大小,又知道轮胎与地面的总接触面积,根据p=求出地面受到的压强;
(2)由表格数据可知锂电池的电压和容量,根据W=UIt求出锂电池充足一次电储存的电能,根据P=求出电动机以额定功率工作时最多可骑行的时间;
(3)电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,二力大小相等,根据W=Fs求出牵引力做的功,根据η=×100%求出电动车工作的效率.
【解答】解:(1)小景骑车时对地面的压力:
F=G总=(m车+m人)g=(20kg+40kg)×10N/kg=600N,
地面受到的压强:
p===6×104Pa;
(2)锂电池充足一次电储存的电能:
W电=UIt=48V×12A×3600s=2.0736×106J,
由P=可得,最多可骑行的时间:
t′==≈5924.6s;
(3)电动车在平直的公路上匀速行驶处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
则牵引力F=f=96N,
牵引力做的功:
W=Fs=96N×17.28×103m=1.65888×106J,
电动车工作的效率:
η=×100%=×100%=80%.
答:(1)地面受到的压强为6×104Pa;
(2)锂电池充足一次电最多可骑行的时间为5924.6s;
(3)电动车工作的效率为80%.