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某课外活动小组围绕自行车问题进行了广泛研究,其中的部分问题如下: (1)如图所示...

某课外活动小组围绕自行车问题进行了广泛研究,其中的部分问题如下:
(1)如图所示,自行车的脚踏和牙盘构成一个轮轴,而轮轴实质上也就是一种杠杆,当然也遵守杠杆原理.经测量,脚踏到轴心的距离R=25cm,带动链条的牙盘半径为r=15cm.若脚踏板所用的力F=15N,请根据杠杆平衡条件求链条所产生的拉力f.
(2)如果骑车人和车的总质量为70kg,在水平地面上,骑车时每个轮胎与地面的接触面积约为7×10-4m2.此时:①自行车对地面的压力多大?②车前行时对地面的压强为多少?(g=10N/kg)
(3)我国是自行车王国,现今电动自行车大有替代脚踏车之势,兴趣小组对某型号的电动自行车也进行了研究.该电动车蓄电池供电电压为24V,若人、车共重为1000N匀速行驶时所受阻力为总重的0.03倍.他们研究发现,如果电动机的转化效率一定时,车速和电流之间存在着某种关系,通过测试,获得了如下表所示的数据:
I/A12.56710
v/(m/s)0.641.63.844.486.4
①分析表中数据,得出结论:当电动机的转化效率一定时,车速和电流______
②求出电动车在这种状态下,电能转化为机械能的效率.

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(1)轮轴是杠杆的变形,支点在轴心,动力臂是轮的半径,阻力臂是轴的半径,杠杆的平衡条件:FR=fr,可求得链条所产生的拉力f; (2)自行车对地面的压力等于车和人的重力之和,根据公式G=mg可求;根据公式P=可求对地面的压强; (3)①从表中所给数据可知,车速越快,电流越大,从而得出二者之间的关系; ②车匀速行驶时牵引力等于阻力,根据公式W=FS可求机械能的大小,根据公式W=UIt可求消耗的电能,从而求出电能转化为机械能的效率. 【解析】 (1)F的力臂是R,f的力臂是r 根据杠杆平衡的条件得: FR=fr, 公式变形得:f==25N; 答:链条所产生的拉力f为25N; (2)自行车对地面的压力F=G=mg=70kg×10N/kg=700N; 对地面的压强P===5×105Pa; 答:自行车对地面的压力为700N;车前行时对地面的压强为5×105Pa; (3))①从表中所给数据可知,车速越快,电流越大,得出结论:当电动机的转化效率一定时,车速和电流成正比; 故答案为:成正比; ②从表中找出任意一组电流和速度, 电能转化为机械能的效率η=====80%. 答:电动车在这种状态下,电能转化为机械能的效率为80%.
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考点分析:
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______
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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