Question

【题目】在提倡“低碳生活”的今天，自行车成为人们“绿色出行”的首选工具，越来越多的年轻人喜欢自行车运动．质量为40kg小明为了响应号召，每天都坚持骑自行车上学．自行车的相关数据如表．g取10N/kg，试求：

自行车净重	200N
单轮与地面接触的面积	50cm2
轮胎承受的最大气压	2.0×l05Pa
车轮直径	0.61m
匀速行驶过程中的总阻力	总重力的0.05倍

（1）匀速行驶时，小明对自行车的动力为多大？
（2）小明行驶过程中，车轮对地面的压强是多大？
（3）小明骑行过程中能载的货物最多是多少？

Answer 1

【答案】
（1）解：小明受到的重力：G人=m人g=40kg×l0N/kg=400N，

人和自行车的总重力：G=G人+G车=400N+200N=600N，

由题可知，匀速行驶过程中的总阻力：f=0.05G=0.05×600N=30N，

由于自行车匀速行驶，则小明对自行车的动力：F动=f=30N；

答：匀速行驶时，小明对自行车的动力为30N；

（2）解：小明行驶过程中，车轮对地面的压力：F=G=600N，

受力面积：S=50cm2×2=100cm2=1×l0﹣2m2，

行驶时自行车对地面的压强：

p= = =6×l04Pa；

答：小明行驶过程中，车轮对地面的压强是6×l04Pa；

（3）解：已知轮胎承受的最大压强为p大=2.0×l05Pa，

由p= 可得，轮胎承受的最大压力：F大=p大S=2.0×l05Pa×1×l0﹣2m2=2×l03N，

则自行车还能运载货物的最大重力：G货=F大﹣G=2×l03N﹣600N=1400N，

由G=mg可得，自行车还能运载货物的最大质量：

m货= = =140kg．

答：小明骑行过程中能载的货物最多是140kg．

【解析】（1）根据总阻力与总重力的关系求出阻力大小，根据二力平衡条件可得小明对自行车的动力；（2）车轮对地面的压力等于车和人的重力，根据公式p= 可求车轮对地面的压强；（3）根据轮胎承受的最大压强和行驶时轮胎与地面接触的总面积，由压强公式变形可求得小明骑行过程中的最大压力，然后减去人和自行车的总重力即可得到能载货物最大重力，根据重力公式可求出能载货物最大质量．
【考点精析】本题主要考查了二力平衡条件的应用和压强的大小及其计算的相关知识点，需要掌握二力平衡的条件是：作用在同一物体上的两个力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上，即合力为零．（一物、二力、等大、反向、同直线）；压强的计算公式及单位：公式：p =F/s ,p表示压强，F表示压力，S表示受力面积压力的单位是 N，面积的单位是 m2, 压强的单位是 N/m2,叫做帕斯卡，记作Pa ．1Pa=1N/m2．(帕斯卡单位很小，一粒平放的西瓜子对水平面的压强大约为20Pa）才能正确解答此题．