Question

2．時(shí)下越來越多的年輕人喜歡騎著山地自行車低碳出行，下圖為質(zhì)量是50kg的小華騎行的山地自行車，其相關(guān)數(shù)據(jù)見表：（g=10N/kg）

車架材料	碳纖維
車架材料體積/cm3	2500
車架質(zhì)量/kg	4.5
整車質(zhì)量/kg	10
單輪接觸面積/cm2	4

求：（1）碳纖維車架的密度；
（2）小華騎該山地自行車比賽時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（3）小華在某路段勻速騎行3km，耗時(shí)5min，若該路段阻力為總重力的0.02倍，求他的騎行功率．

Answer 1

分析 （1）從表中數(shù)據(jù)可知碳纖維車架的質(zhì)量和體積，利用密度公式即可求得其密度；
（2）水平地面所受的壓力等于車子和運(yùn)動(dòng)員的重力，根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$可求水平地面受到的壓強(qiáng)．
（3）知道運(yùn)動(dòng)員和車的質(zhì)量，可求總重力，該路段阻力為總重力的0.02倍，可求阻力；由于勻速騎行，受到的阻力和動(dòng)力是一對(duì)平衡力，大小相等，利用W=Fs求功，知道時(shí)間，利用功率公式求騎行功率．

解答 解：
（1）碳纖維車架的密度：
ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{4.5kg}{2.5×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.8×10³kg/m³；
（2）水平地面所受的壓力：
F=G_總=m_總g=（m_人+m_車）g=（50kg+10kg）×10N/kg=600N；
水平地面受到的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{2×4×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=7.5×10⁵Pa；
（3）小華的質(zhì)量m_人=50kg，車的質(zhì)量m_車=10kg，
小華與車的總重力：
G_總=m_總g=（m_人+m_車）g=（50kg+10kg）×10N/kg=600N；
騎車受到的阻力：
f=600N×0.02=12N，
因?yàn)樗麆蛩衮T行，所以騎車的動(dòng)力F=f=12N，
騎自行車所做的功：
W=Fs=12N×3000m=36000J，
t=5min=300s，
騎車功率：
p=$\frac{W}{t}$=$\frac{36000J}{300s}$=120W．
答：（1）碳纖維車架的密度為1.8×10³kg/m³；
（2）騎車過程中，自行車對(duì)地面的壓強(qiáng)為7.5×10⁵Pa；
（3）小華騎行時(shí)的功率為120W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查密度、重力、壓力、壓強(qiáng)、功和功率的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，要知道在水平面上物體對(duì)水平面的壓力等于物體自身的重力，解題過程中要注意單位的換算．還要知道從表中提取有用的信息．