Question

6．如圖是2015年海口自行車聯賽比賽用車--山地自行車，其相關數據如表：

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

求：（1）該山地自行車的重力；
（2）體重為60kg的李偉騎著山地自行車，在某路段勻速騎行6km，耗時10min，若該路段阻力為總重力的0.02倍，求在此過程中他騎自行車的功率是多少？
（3）關于自行車中運用到許多的物理知識，請說出兩條．

Answer 1

分析 （1）從表中數據可知整車架的質量，利用G=mg可求重力；
（2）根據運動員騎著一輛山地自行車在平直公路上勻速行駛，先判斷出運動員克服阻力所做的功W，再用公式P=$\frac{W}{t}$算出李偉的功率；
（3）從自行車的結構入手，針對結構入手分析：如輪胎上有凹凸不平的花紋；車座設計成馬鞍形；車軸里面放上球形鋼珠等等．

解答 解：（1）山地自行車所受重力：G=mg=10kg×10N/kg=100N；
（2）李偉與自行車的總重力：G_總=m_總g=（60kg+10kg）×10N/kg=700N，
自行車勻速行駛，受平衡力，即：F_牽=F_阻=0.02G_總=0.02×700N=14N，
騎車所做總功：W=F_牽s=14N×6000m=8.4×10⁴J，
騎車功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{8.4×1{0}^{4}J}{10×60s}$=140W；
（3）自行車的輪胎表面有凹凸不平的花紋，是通過增加接觸面的粗糙程度來增大輪胎與地面之間的摩擦；
車座設計成馬鞍形，增大了臀部與車座的受力面積，減小壓強．
答：（1）該山地自行車的重力為100N；
（2）在此過程中他騎自行車的功率是140W；
（3）車座設計成馬鞍形，增大受力面積，減小壓強；自行車的輪胎表面有凹凸不平的花紋，是通過增加接觸面的粗糙程度來增大輪胎與地面之間的摩擦．

點評 本題考查質重力、功率的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，根據二力平衡條件得出動力大小是解題關鍵，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．