Question

19．騎車上班還有利于身體健康．體重80千克的蔣老師每天騎車（車的質(zhì)量約20千克）上班“減肥”．

	運(yùn)動(dòng)方式	每小時(shí)每千克消耗的能量（千焦）
1	慢走	12.01
2	中速跑	42.00
3	自行車	17.97
4	駕駛汽車	8.82

（1）若他以5米/秒的速度勻速前行，受到的阻力約為人與車總重的0.04倍，則他消耗的功率約為200瓦．
（2）不同的運(yùn)動(dòng)方式，人體消耗的能量是不同的．由表中數(shù)據(jù)可知，蔣老師運(yùn)動(dòng)減肥的最佳方式是中速跑
（3）蔣老師成功減肥至60kg后，將自行車改裝成電動(dòng)車，下表是他改裝后的電動(dòng)自行車的相關(guān)數(shù)據(jù)．當(dāng)他在10min內(nèi)連續(xù)行駛3km，根據(jù)相關(guān)信息求：

質(zhì)量m/kg	40
行駛過程中輪胎與地面接觸的總面積/m2	8×10-3
電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率	75%
工作電壓U/V	32
速度v/（m•s-1）	≤10
騎車人質(zhì)量60kg時(shí)的平均阻力F/N	20

在行駛過程中，車對(duì)地面的壓強(qiáng)為1.125×10⁵Pa，該電動(dòng)自行車行駛10min所做的功是6×10⁴J．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)G=mg求出總重力，進(jìn)而求出阻力，然后根據(jù)二力平衡條件求出騎車時(shí)施加的動(dòng)力，又知道騎車的速度，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出消耗的功率；
（2）從表中數(shù)據(jù)可以看出哪一種運(yùn)動(dòng)方式消耗能量最多，從而判斷出金老師運(yùn)動(dòng)減肥的最佳方式；
（3）電動(dòng)車前進(jìn)時(shí)對(duì)地面的壓力等于人和車的重力之和，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)p=$\frac{F}{S}$求出自行車前進(jìn)時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)；
由W=Fs計(jì)算做的功．

解答 解：（1）人與車總質(zhì)量：m=m_人+m_車=80kg+20kg=100kg，
人和車的總重力為：G=mg=100kg×10N/kg=1000N，
騎車時(shí)受到的阻力：f=0.04G=0.04×1000N=40N，
因?yàn)樽孕熊噭蛩偾斑M(jìn)時(shí)，根據(jù)二力平衡條件可知，騎車時(shí)施加的動(dòng)力：F=f=40N，
則他消耗的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=40N×5m/s=200W；
（2）從表中數(shù)據(jù)可以看出中速跑消耗的能量最多，所以金老師運(yùn)動(dòng)減肥的最佳方式是中速跑；
（3）自行車前進(jìn)時(shí)對(duì)地面的壓力：
F=G=（m_人′+m_車）g=（50kg+40kg）×10N/kg=900N，
自行車前進(jìn)時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{900N}{8×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=1.125×10⁵Pa；
當(dāng)他在10min內(nèi)連續(xù)行駛3km，平均阻力為20N，
所以電動(dòng)自行車行駛10min所做的功：
W=Fs=20N×3000m=6×10⁴J．
故答案為：（1）200；（2）中速跑；1.125×10⁵；6×10⁴．

點(diǎn)評(píng) 本題考查學(xué)生對(duì)重力的計(jì)算、功率的計(jì)算、二力平衡條件的應(yīng)用等知識(shí)掌握和運(yùn)用，關(guān)鍵是功率推導(dǎo)公式P=Fv的運(yùn)用，要注意水平面上物體的壓力和自身的重力相等．同時(shí)也告訴了我們注意節(jié)能減排，不但保護(hù)了環(huán)境，節(jié)約了能源，還鍛煉了身體．