电动自行车的蓄电池一次充足电后可向电动机提供E0=3.0×106J的能量,电动机的额定输出功率为P=120W.已知自行车和电池的质量m=30kg,最大载重(即骑车人和所载物体的最大总质量)M=120kg.M量为m0=70kg的人骑此自行车在平直公路上行驶,所受阻力f是车辆总重力的0.03倍.若这辆车电动机的效率是80%,则这辆车充足一次电后,仅在电动机提供动力的情况下,在平直公路上行驶.
(2)空载时(即仅骑车人骑车,不带其他东西)能行驶的最大距离是多少?
(3)承载最大载重时,从静止开始以a=0.2m/s2加速度匀加速前进的最长时间是多少?在这段时间内-耗的电能为多少?
(1)空载时骑车行驶的最小牵引力:F1=f1=0.03(m+m0)g ①
由功能关系有:F1s1=ηE0 ②
由①②得最大距离:s1=
=ηE0 0.03(m+m0)g
m=8×104m0.8×3.0×106 0.03×(30+70)×10
(2)设最大载重时牵引力为F2,达额定功率时的速度为v,所受阻力为f2=0.03(m+M)g ③
则由牛顿第二定律知:F2-f2=(m+M)a ④
P=F2v ⑤
v=at ⑥
由③④⑤⑥代入数据解得最长时间:t=
s=8sP a(m+M)(a+0.03g)
此时车运动的位移:s=
at2 ⑦1 2
由功能关系有:F2s=ηE ⑧
由③④⑦⑧代入数据解得消耗的电能:E=
=600Jat2(m+M)(a+0.03g) 2η
答:(1)空载时(即仅骑车人骑车,不带其他东西)能行驶的最大距离是8×104m;
(2)承载最大载重时,从静止开始以a=0.2m/s2加速度匀加速前进的最长时间是8s,在这段时间内-耗的电能为600J.