Question

小雯每天骑自行车上学，她所骑自行车的有关数据如图所示。

自行车净重	200N
行驶时轮胎和地面接触面积	2×10-2m2
以5m/s速度匀速行驶时受到阻力	30N
车轮直径	0.61m
轮胎承受最大压强	1.2×105Pa

（1）根据图表中数据计算：除自行车自重外，它还能承载物重多少N？
（2）若该自行车一只轮胎最大容积约2.2×10^-3m³，某次充气后，胎内气体的密度约1.42kg/m³。则一只轮胎内气体的质量是多少kg？
（3）在炎热的夏天，不要给自行车轮胎充气太足，请用物理知识简要说明原因。

Answer 1

（1）轮胎随最大压力为：F_最大=p_最大S=1.2×10⁵Pa×2×10^－2m2=2.4×10³N     （2分）
而在水平路面上，G_最大=F_最大，
则自行车还能承载的物重为：G_物=G_最大－G_自=2.4×10³N－200N=2.2×10³N         （2分）
（2）一只轮胎内气体的质量为：m=ρV=1.42kg/m³×2.2×10^－3m3=3.124×10^－3kg      （4分）
（3）气体温度越高，膨胀越大，气压越大，容易爆胎。（答案合理即可得2分）

（1）欲求最大的承载量，通过受力分析可知，F_承载+G_自重=F_最大；而F最大可由压强的公式计算得出，自重铭牌显示，故承载量可求；（2）由于密度与体积均已知，故利用密度公式可直接求得其质量；（3）从热胀冷缩的角度去分析就可以，受热，膨胀，气压增大，容易爆胎。