Question

16．為了響應國家“低碳環保，節能排放”的號召，我國多地設置了共享單車租借站點．質量為55kg的小明同學在上學的路上租借了一輛自行車，從站點到學校的路程為1500m，騎車用時5min（設小明騎車上學做勻速直線運動）．
請解答下列問題：
（1）小明騎車的速度是多少？
（2）若自行車的質量為15kg，每個輪胎與地面的接觸面積為0.005m²，則小明騎車時車對地面的壓強是多少？
（3）若自行車勻速行駛中所受阻力為人和車總重的0.1倍，則小明騎車的功率是多少？

Answer 1

分析 （1）已知路程和時間．利用v=$\frac{s}{t}$計算小明騎車的速度；
（2）小明騎車時車對地面的壓力等于車和自身的重力之和，根據F=G=mg求出其大小，受力面積為兩個輪胎與地面的接觸面積之和，根據p=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強．
（3）共享單車勻速行駛時處于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，二力大小相等，根據阻力與人和車總重的關系求出阻力，進而可知牽引力大小，然后根據P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出小明騎車的功率．

解答 解：（1）t=5min=300s，
則小明騎車的速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1500m}{300s}$=5m/s；
（2）小明騎車時車對地面的壓力：F=G_總=m_總g=（m_人+m_車）g=（55kg+15kg）×10N/kg=700N，
S=0.005m²×2=0.01m²，
則小明騎車時車對地面的壓強：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{700N}{0.01{m}^{2}}$=7×10⁴Pa；
（3）因為單車做勻速直線運動，處于于平衡狀態，受到的牽引力和阻力是一對平衡力，二力大小相等，
所以牽引力：F_牽=f=0.1G_總=0.1×700N=70N，
則小明騎車的功率：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{{F}_{牽}s}{t}$=F_牽v=70N×5m/s=350W．
答：（1）小明騎車的速度是5m/s；
（2）小明騎車時車對地面的壓強是7×10⁴Pa；
（3）小明騎車的功率是350W．

點評 本題考查了速度公式、功率公式、重力公式、壓強公式以及二力平衡條件的應用，要注意水平面上物體的壓力和自身的重力相等．