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混合动力电动自行车

如图甲所示，为某款混合动力电动自行车，由车架、电动机、锂电池、调速系统、发电机组成。它有人力驱动（关闭电源、骑行者踩脚踏板）、电力驱动（不踩脚踏板、仅靠锂电池驱动）和混合动力驱动（骑行者踩脚踏板辅助锂电池驱动给车提供能量）三个骑行模式。下表为该款电动自行车的铭牌上给出的技术参数。最大载重即骑车人和所载物体的最大总质量。电池容量是指放电电流与放电时间的乘积。

型号	X XX	电动机额定输出功率	160W
整车质量	40Kg	电动机额定电压	40V
最大载重	120Kg	电动机额定电流	5.0A
锂电池额定电压	40V	单人电力驱动连续行驶里程
锂电池容量	10Ah	单人混合动力驱动连续行驶里程

该款电动自行车的调速系统主要由磁铁、传感器、控制器和开关K四部分组成。传感器是将磁信号转变成电信号的装置，它产生的电压U₀随磁场增强而增大。在转动电动自行车手柄旋转套时，旋转套中磁铁与固定在手柄中的传感器的距离发生改变，使U₀发生变化。控制器的作用是将自身产生的电压U与传感器的电压U₀比较后，输出控制电压U_k，控制开关K的通断，当U小于U₀时，U_k=1V， 图乙中开关K闭合: U₁大于U₀时，U_k=0， K断开。当U₀增大时，每次电动机工作与不工作时间的比值就增大，电动机的转速也随之增大，反之，则减速。图丙中折线A和直线B分别是U和U₀随时间变化的关系图线。

（1）电动自行车骑行过程中发电机将________能转化为______能。

（2）下列说法，正确的是（______）

A.电池充满时，最多储存4度电

B.当U_k=0时，电动机中有电流通过

C.如图丙所示，电动车在t₄时刻获得动力

D.按图丁操作，传感器产生电压不断变大

（3）此车的电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率是_________W，电动机正常工作时电能转化为机械能的效率________。 当自行车以额定功率在平直公路上满载匀速行驶时，若其受到的阻力为总质量的0.02倍，则此时速度_________m/s （g=10N/kg）

（4）这款车在“混合动力驱动”模式下正常行驶时，人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比为___________.转动电动自行车手柄旋转套，让磁铁与传感器距离变小时，传感器产生的电压U________ ，车速________（以 上两空均选填“减少”、“不变”或“增大”）。

Answer

机械 电 C 200 80% 5 3：4 增大 增大

【解析】

(1)[1][2]发电机是利用电磁感应现象来工作的，是将机械能转化为电能的机器；

(2)[3]

A．电池充满时，最多储存电能为

，

故A错误；

B．由题意知Uk=0时， K断开，此时电路中无电流，故B错误；

C．当U 小于U0 时，UK =1V，图乙中开关K闭合，电动车获得动力，图象中的t4 时刻U 小于U0 ，故电动车获得动力，故C正确；

D．按图丁操作时，磁场先减弱，后增强，传感器产生电压是减小后增大，故D错误。

(3)[4]电动机在额定电压下正常工作时消耗的电功率是:

；

[5]由表中数据知电动机输出功率，根据公式

；

[6]受到的阻力：

；

又因为当其匀速运动时有：

；

(4)[7]设电动自行车前进时的动力为F， “混合动力驱动”时所提供的总能量：

，

仅靠锂电池驱动所提供的能量：

，

“混合动力驱动”时人所提供的能量：

，

则“混合动力驱动”时人所提供的能量与“电力驱动”时锂电池提供的能量之比：

。

[8][9]由题意知，转动电动自行车手柄旋转套，让磁铁与传感器距离变小时，磁场增强，传感器产生的电压U增大，电动机的转速增大，车速增大。