Question

【題目】在提倡“低碳生活”的今天，自行車(chē)成為人們“綠色出行”的首選工具，越來(lái)越多的年輕人喜歡自行車(chē)運(yùn)動(dòng)．質(zhì)量為40kg小明為了響應(yīng)號(hào)召，每天都堅(jiān)持騎自行車(chē)上學(xué)．自行車(chē)的相關(guān)數(shù)據(jù)如表．g取10N/kg，試求：

自行車(chē)凈重	200N
單輪與地面接觸的面積	50cm2
輪胎承受的最大氣壓	2.0×l05Pa
車(chē)輪直徑	0.61m
勻速行駛過(guò)程中的總阻力	總重力的0.05倍

（1）勻速行駛時(shí)，小明對(duì)自行車(chē)的動(dòng)力為多大？
（2）小明行駛過(guò)程中，車(chē)輪對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？
（3）小明騎行過(guò)程中能載的貨物最多是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：小明受到的重力：G人=m人g=40kg×l0N/kg=400N，

人和自行車(chē)的總重力：G=G人+G車(chē)=400N+200N=600N，

由題可知，勻速行駛過(guò)程中的總阻力：f=0.05G=0.05×600N=30N，

由于自行車(chē)勻速行駛，則小明對(duì)自行車(chē)的動(dòng)力：F動(dòng)=f=30N；

答：勻速行駛時(shí)，小明對(duì)自行車(chē)的動(dòng)力為30N；

（2）解：小明行駛過(guò)程中，車(chē)輪對(duì)地面的壓力：F=G=600N，

受力面積：S=50cm2×2=100cm2=1×l0﹣2m2，

行駛時(shí)自行車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)：

p= = =6×l04Pa；

答：小明行駛過(guò)程中，車(chē)輪對(duì)地面的壓強(qiáng)是6×l04Pa；

（3）解：已知輪胎承受的最大壓強(qiáng)為p大=2.0×l05Pa，

由p= 可得，輪胎承受的最大壓力：F大=p大S=2.0×l05Pa×1×l0﹣2m2=2×l03N，

則自行車(chē)還能運(yùn)載貨物的最大重力：G貨=F大﹣G=2×l03N﹣600N=1400N，

由G=mg可得，自行車(chē)還能運(yùn)載貨物的最大質(zhì)量：

m貨= = =140kg．

答：小明騎行過(guò)程中能載的貨物最多是140kg．

【解析】（1）根據(jù)總阻力與總重力的關(guān)系求出阻力大小，根據(jù)二力平衡條件可得小明對(duì)自行車(chē)的動(dòng)力；（2）車(chē)輪對(duì)地面的壓力等于車(chē)和人的重力，根據(jù)公式p= 可求車(chē)輪對(duì)地面的壓強(qiáng)；（3）根據(jù)輪胎承受的最大壓強(qiáng)和行駛時(shí)輪胎與地面接觸的總面積，由壓強(qiáng)公式變形可求得小明騎行過(guò)程中的最大壓力，然后減去人和自行車(chē)的總重力即可得到能載貨物最大重力，根據(jù)重力公式可求出能載貨物最大質(zhì)量．
【考點(diǎn)精析】本題主要考查了二力平衡條件的應(yīng)用和壓強(qiáng)的大小及其計(jì)算的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，需要掌握二力平衡的條件是：作用在同一物體上的兩個(gè)力大小相等，方向相反，且作用在同一直線上，即合力為零．（一物、二力、等大、反向、同直線）；壓強(qiáng)的計(jì)算公式及單位：公式：p =F/s ,p表示壓強(qiáng)，F(xiàn)表示壓力，S表示受力面積壓力的單位是 N，面積的單位是 m2, 壓強(qiáng)的單位是 N/m2,叫做帕斯卡，記作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡單位很小，一粒平放的西瓜子對(duì)水平面的壓強(qiáng)大約為20Pa）才能正確解答此題．