Question

如图所示，小华同学骑着一辆可调变速档位的自行车上学，在平直公路上匀速运动300m，所用时间为1min．假设自行车在行驶过程中受到的阻力为18N．请你解答：
（1）在这段过程中，该同学做功的功率？
（2）若小华和自行车总质量为60kg，每个车胎与地面的接触面积为20cm²，则该同学骑车时，自行车对地面的压强为多少？（g取10N/kg）
（3）如果要骑车爬上一座高桥，他应该换用高速档还是低速档？请说明理由．

Answer 1

解：（1）自行车的速度v===5m/s，
自行车做匀速运动，处于平衡状态，
由平衡条件得：f=F=18N×5m/s=90W；
（2）自行车对水平地面的压力：
F=G=mg=60kg×10N/kg=600N，
自行车与水平地面的接触面积S=2×20cm²=40cm²=0.004m²，
自行车对水平地面的压强p===1.5×10⁵Pa；
（3）该同学骑自行车的功率P一定，由P=Fv可知，速度v越小，
牵引力F越大，越有利于上坡，因此要骑车爬上一座高桥，他应该换用低速档．
答：（1）该同学做功的功率为90W；
（2）对地面的压强为1.5×10⁵Pa；
（3）应用低速档，因为相同功率，速度变小，牵引力可变大．
分析：（1）功率P===Fv，由平衡条件求出该同学的作用力，由P=Fv求出功率．
（2）求出对水平地面的压力，然后由压强公式求出压强．
（3）根据公式P=Fv分析答题．
点评：本题考查速度、做功、功率、压强等的计算，本题关键：一是公式及其变形的灵活运用，二是知道物体对水平面的压力等于物体自身的重力；解题过程中要注意单位的换算．