Question

17．如圖是山地自行車，其相關(guān)數(shù)據(jù)如下表：
（1）求碳纖維車加架的密度？
（2）比賽中的山地自行車對地面的壓強(qiáng)？
（3）小明在某路段勻速騎行5km，耗時(shí)10min，若該路段阻力為總重力的0.02倍，求他的騎行功率．

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
人的質(zhì)量約/kg	72

Answer 1

分析 （1）已知自行車車架質(zhì)量和材料體積，可以得到材料密度；
（2）已知自行車整車質(zhì)量和運(yùn)動員的質(zhì)量，可以得到總質(zhì)量；已知總質(zhì)量可以得到總重力，自行車對地面的壓力等于總重力；已知單輪與地面的接觸面積，可以得到自行車與地面的接觸面積；已知壓力和接觸面積，可以得到騎行過程中自行車對地面的壓強(qiáng)；
（3）勻速騎行過程中，施加的動力與阻力是一對平衡力，已知阻力與總重力的關(guān)系，可以得到阻力、動力；已知動力和騎行距離，可以得到總功，已知功和時(shí)間，可以得到騎行功率．

解答 解：
（1）車架材料的密度為ρ=$\frac{{m}_{0}}{{V}_{0}}$=$\frac{4.5kg}{2.5×1{0}^{-3}{m}^{3}}$=1.8×10³kg/m³；
（2）比賽過程中，自行車對地面的壓力為F_壓=G=mg=（10kg+72kg）×10N/kg=820N，
車輪與地面的接觸面積為S=2×4cm²=8cm²=8×10^-4_m2，
比賽過程中，自行車對地面的壓強(qiáng)為p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{820N}{8×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=1.025×10⁶Pa；
（3）騎行過程中施加的動力為F_動=f=0.02G=0.02×820N=16.4N，
騎行過程做的功為W=F_動s=16.4N×5000m=8.2×10⁴J，
騎行的功率為P=$\frac{W}{t}$=$\frac{8.2×1{0}^{4}J}{600s}$≈137W．
答：
（1）碳纖維車加架的密度為1.8×10³kg/m³；
（2）比賽中山地自行車對地面的壓強(qiáng)為1.025×10⁶Pa；
（3）小明的騎行功率為137W．

點(diǎn)評 此題是一道力學(xué)綜合題，考查了密度的計(jì)算、二力平衡條件的應(yīng)用、功、功率、壓強(qiáng)的計(jì)算，掌握基本公式或規(guī)律，是正確解答的關(guān)鍵．注意正確進(jìn)行單位換算．