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有关电动自行车的考题赏析
以自行车为背景的中考试题赏析  
一、考点指要 

  中国是自行车的消费大国，自行车早已成为普通中国老百姓家庭中的必备交通工具；同时从自行车的结构和使用来看，它又应用了许多物理知识。因此在近年中考试题中，出题者就抓住了学生特熟悉的这一素材作为中考物理试题的背景，用以考查学生对物理知识的掌握与运用情况及学生的综合创新能力。  

从近两年的中考试题来看。考查自行车的题目涉及到运动、力、光、压力和压强知识。现以实例加以说明：  
图甲 
例1、（2002武汉市）自行车尾灯结构示意图如图甲所示，夜里用手电筒照射尾灯，可观察到它的反光效果很好，试在图中方框内画出其中一条入射光线的完整的反射光路图。 
分析：本题以自行车的尾灯为背景素材，考查光的反射知识。自行车的尾灯是多组相互垂直的平面镜组成的，任何方向射去的光线，经过两个相互垂直的平面镜两次反射后，其射出的光线与射入的光线平行且反向，。同学们在作图时可能并不清楚这个特点，但如果认真细致的根据反射定律作图，则反射光线与原光线应基本平行的。同学们自己完成此光路图？ 
例2：（2003杭州市）自行车是一种人们常用的的代步交通工具，在骑行过程中，从自行车的结构和使用来看，它要用到许多自然科学的知识，请你举出3个例子，将它填在答题卷中，要求写出相应的物理原理（或道理） 

例子 
物理知识的原理（或道理） 举例 自行车的刹车皮是用橡胶做的，刹
车时可增大摩擦。 
摩擦力的大小与接触面的材料有关，接触面材料越粗糙，摩擦
力越大。 
1   2   3 

分析：此题以自行车为背景材料，让学生尽可能多的去想其本身在结构与使用过程中，所涉及到的物理知识。只要认真思考，在运动、力、简单机械、压力与压强等方面都可以举出相当多的实例。 
参考答案如下： 

例子 
物理知识的原理（或道理） 举例 
自行车的刹车皮是用橡胶做的，刹
车时可增大摩擦。 
摩擦力的大小与接触面的材料有关，接触面材料越粗糙，摩擦
力越大。 
1 
车把在转动时，是一个省力杠杆。 当动力臂大于阻力臂时，可以省
力。 
2 
在水平路面上行驶时，即使不踩脚
踏板，自行车也能前进。 
根据牛顿第一定律，运动的物体在不受外力作用于时，要保持匀
速直线运动状态。 
3 
座凳做得面积比较大，且形状合理。 
根据压强定义，增大受力面积可以减小压强。 
  例3：（2004黑龙江省）自行车是人们最常见的交通工具，从自行车的结构和使用来看，它应用了许多物理知识，下列说法中正确的是（     ）   A、 车把相当于费力杠杆 
  B、刹车系统应用了杠杆用摩擦的知识  
  C  链条与其连接的两个齿轮组成了一个滑轮组    D、  轮胎制有花纹是为了增大摩擦  
分析：此考题与2003杭州市中一题（例2）具有相同之处，但不同之处在于此题为客观题，那一题为主观题。 答案：B  D 
知识链接：自行车上物理知识 1、自行车上的杠杆  
控制前轮转向的杠杆：自行车的车把，是省力杠杆，人们用很小的力就能转动自行车前轮，来控制自行车的运动方向和自行车的平衡.  
控制刹车闸的杠杆：车把上的闸把是省力杠杆，人们用很小的力就能使车闸以比较大的压力压到车轮的钢圈上.  

支持人重和货重的杠杆、三角杠、货架、前叉、后三角杠，都是广义的杠杆，用以形成车身和承重.  
2、自行车上的轮轴.  
中轴上的脚蹬和花盘齿轮：组成省力轮轴，由脚蹬半径大于花盘齿轮半径.  自行车手把与前叉轴：组成省力轮轴，手握把外的半径大于前叉轴的半径.  后轴上的齿轮和后轮：组成费力轮轴、齿轮半径小于后轮半径.  
自行车行驶速度与车轮直径的关系：常见的自行车轮的直径有559mm(22英寸)、610mm(24英寸)、660mm(26英寸)、711mm(28英寸)的，有实际经验的同学知道，骑28车比24车费力一些，但速度快，因为28车轮的半径大，轮子每转一圈走的距离长一些，故速度快，半径大使轮轴的轴半径大，故费力轮轴更费力.  3、自行车的设计与摩擦力间的关系 
闸皮和车胎上为什么有许多胎纹呢？为什么车胎越宽车越不容易打滑?为什么赛车(自行车)的车胎较窄些呢？这些问题的根源就是闸皮和车胎上的胎纹。正是因为这些胎纹使车闸和车胎的摩擦力加大，避免了车闸与车胎的平面与平面接触.而多胎纹的车胎就不一样了，车胎面成凹凸不平状，他与地面接触时不规则的，所以他与地面的摩擦力较大。而车胎越宽车越不爱打滑是因为胎的面积大了与地面的接触大了他们之间的摩擦力大了。所以轮胎宽了车越不爱打滑。最后是赛车的问题,它与地面的摩擦力小了速度上的阻碍也小了,赛车的速度相对快些,所以赛车的车胎要窄些好。 
还有，关于车把上的把套,脚蹬上的皮橡胶„„都是有关摩擦力学知识.摩擦力的应用在生活中也很广泛的。  4、自行车的尾灯 
自行车的尾灯不是可有可无的装饰物，而是在夜晚给行人,车辆作提示用的。自行车尾灯，实在名副其实。我们都知道他只是一块玻璃而已，其中并没有像小灯泡似的发光物体，人们往往称他为“灯”我们仔细观察尾灯，发现他里面是凹凸不平的玻璃体。这样的设计是为了夜晚行车似的需要，当夜幕来临时，司机们开着车在马路上行驶，他们看不清前方是否有人，这时，汽车前面的大灯会发出耀眼的光，因为光线很强，所以会照到自行车上,照到自行车上的光线经过凹凸不平的自行车尾灯会发生漫反射。因而反射到司机驾驶舱中，司机这时会发现前面有行人从而放慢速度。别小看一个小尾灯它的设计避免了无数场事故巧妙的应用了物理学原理─光的漫反射。山东省淄博市博山区第十四中学　徐增学
　　近年来，随着油价的上涨催生技术的革新，电动自行车以其低噪音、无废气污染、耗能少、使用方便、经济实惠等显著优势，迅速进入了千家万户，成为了广大人民群众工作生活出行的主要代步工具，特别是在城郊、乡镇电动车已成为道路交通结构中的重要组成部分。发展电动车是未来发展的必然趋势，符合绿色环保革命的需求。有关电动自行车的考题在历年中考中屡见不鲜，下面选择部分有关电动自行车的中考题供大家赏析。

　　1．（06年临汾）下表所示的是某电动自行车铭牌的一部分。

　　⑴若电动自行车以3m/s的速度匀速行驶1800m需多少时间？

　　⑵在这段路程上，电动自行车消耗的电能是1．2×105J，则它行驶时受到的阻力是多少牛顿？

型号
XM—QQ
整车尺寸
1510×750×280cm
最高车速
20km/h
充电时间
5h
机械效率
75%

　　分析与解：⑴由速度公式v=s/t得：t=s/v=1800m/3m/s=600s

　　⑵W机械=W电η=1．2×105J×75%=9×104J

　　受到的阻力：

　　2．（06年河南）电动自行车省力、环保，很受人们的喜爱。

　　⑴小芳家离学校约4200m，骑电动自行车上学的路上约需14min，则她在骑车上学时的平均速度约是多大？

　　⑵若人和车的重量共为900N，行驶时受到的平均阻力是人和车重的0．04倍，求在上学路上电动自行车克服阻力所做的功。

　　分析与解：⑴小芳骑车上学时平均速度约是：

　　⑵电动自行车行驶时受到的平均阻力：F=0．04G=0．04×900N=36N

　　电动自行车克服阻力所做的功：W=Fs=36N×4200m=1．512×105J

　　3．（06年莆田）电动自行车以其轻便、经济、环保的特点受到了一些消费者的青睐。某电动自行车以5m/s的速度沿水平路面匀速行驶时，电动机输出的有用功率是180 W。求：

　　⑴电动机10s内对自行车做的功；

　　⑵电动自行车匀速行驶时受到的阻力；

　　⑶电动自行车的电路图如图所示，请你结合电动自行车及该电路图，写出验证电动机可以成为发电机的具体做法。

　　分析与解：⑴电动机10s内对自行车做的功：W=Pt=180W×10s=1800J

　　⑵电动自行车匀速行驶时受到的阻力：

　　⑶方法一：断开开关S，踏动自行车踏板，使电动机平稳转动，闭合开关S1或S2，若能听到铃声或看到灯亮，即可验证电动机可成为发电机。

　　方法二：断开开关S，闭合开关S1或S2，使自行车自坡顶向坡底滑行，电动机快速转动，若能听到铃声或看到灯亮，即可验证电动机可成为发电机。

　　4．（06年维坊）电动自行车越来越受到人们的青睐，不少人用电动自行车替代了摩托车。电动自行车使用前要先对车上的蓄电池充电，骑车时，蓄电池对车上的电动机供电，电动机为车提供动力，下表是某品牌电动自行车的一些主要技术参数：

最高车速
≤30km/h
一次充电连续行驶里程
50km
蓄电池工作电压
36V
充电时间
8h
一次充电耗电量
0．6kwh
电动机效率
75%
质量
40kg
最大骑行噪声
≤62dB

若质量是60kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶，受到的阻力是人与车总重的0．02倍，取g=10N/kg求：

　　⑴行驶10min，电动机对自行车做的功；

　　⑵通过电动机线圈的电流。

　　⑶若摩托车百公里耗油2．5L，每升汽油4．65元，照明用电每度0．52元，试比较说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。

　　分析与解：⑴电动自行车匀速行驶时：

　　F=f=0．02G=0．02×（m车+m人）g=0．02×（40kg+60kg）×10N/kg=20N

　　10min自行车行驶的路程：s=vt=6m/s×10×60s=3600m

　　电动机对自行车做的功：W有=Fs=20N×3600m=7．2×104J

　　⑵行驶10min电动自行车消耗的电能：

　通过电动机线圈的电流：

　　⑶电动自行车百公里耗电的费用为：2×0．6kwh×0．52元/度=0．624元

　　摩托车百公里耗油的费用为：2．5元×4．65元/L=11．625元

　　比较可知百公里行程，电动自行车比摩托车的费用低得多，所以使用电动自行车更经济。

　　5．（2005湛江）电动摩托车实用、环保、污染少，很受人们的喜爱．现有某型号的电动摩托车的一些性能参数如表所示：

整车净重
80kg
最高车速
45km/h
蓄电池的电压
48V
轮胎能承受的最大压强
2×105Pa
蓄电池类型
高能免维护铅酸型
车轮直径
40cm
一次充电储存的电能
3．5×106J
行驶噪声
62dB

　　（1）若该电动摩托车在行驶过程中轮胎与地面接触的总面积为1．5×10-2m2，那么其载重量最大不能超过多少kg？（取g=10N／kg）

　　（2）若该车以10m／s的速度匀速行驶时，受到的阻力为50N，电能转化为机械能的效率为80％，求该车充一次电后，以所述情况行驶时，最多能行驶多远？此过程中摩托车的工作电流是多大？

　　分析与解：（1）轮胎对地面的最大压力为：F=pS=2×105Pa×1．5×10-2m2=3000N

　　车最大载重时总的质量为：

　　所以车的最大载重量为：m载=m总-m车=300kg-80kg=220kg

　　（2）依题意，电能转化为机械能为W机=80％W电

　　所以，充一次电最多能行驶的距离为：

　　此过程所用时间为

　　所以，摩托车的工作电流为

　　或

　　所以工作电流为

　　6．（05无锡）电动自行车可以电动骑行，亦可以脚踏骑行。使用前，应先对车上的蓄电池充电。电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。现有一辆电动自行车，沿着水平的道路匀速行驶，在0．5h内，电动行驶了9km，此时车上电动机的工作电压为32V，工作电流为4A。

　　⑴电动自行车在电动骑行启动时，能量是如何转化的？

　　⑵若该车和人共重1000N，行驶时轮胎与地面的接触面积共为8×10－3㎡，那么车对地面的压强多大？

　　⑶若车和人在行驶过程中所受阻力为20N，则这段路程内该车克服阻力所做的功为多少？

　　⑷该车电能转化为机械能的效率是多少？

　　分析与解：⑴化学能转化为电能，电能转化为机械能。

　　⑵车对地面的压强：

　　⑶车克服阻力所做的功：W有=Fs=20N×9000m=1．8×106J

　　⑷消耗的电能：W总=Pt=UIt=4A×32V×1800s=2．304×106J

　　该车电能转化为机械能的效率为：