Question

4．體重為400N的小林騎自行車上學，在水平路面上勻速行駛．有關數據如下表所示：

自行車凈重	200N
行駛時每個輪胎與地面的接觸面積	25cm2
輪胎承受的最大氣壓	2×105Pa
輪胎直徑	0.61m
勻速行駛過程中的總阻力	總重力的0.05倍

試求：
（1）在行駛過程中，小林蹬著車子前進的力是多大？
（2）在5min內騎行了1500m的路程．小林騎自行車行駛的速度為多少？
（3）行駛過程中，輪胎對地面的壓強是多大？

Answer 1

分析 （1）根據題意求出勻速行駛過程中的總阻力，自行車勻速行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一道平衡力，根據二力平衡條件求出小林蹬著車子前進的力；
（2）知道小林騎自行車行駛的路程和時間，根據v=$\frac{s}{t}$求出其速度；
（3）行駛過程中，輪胎對地面的壓力等于人和自行車的重力之和，受力面積為2個輪胎與地面的接觸面積之和，根據p=$\frac{F}{S}$求出輪胎對地面的壓強．

解答 解：（1）勻速行駛過程中的總阻力：
f=0.05（G_人+G_車）=0.05×（400N+200N）=30N，
因自行車勻速行駛時處于平衡狀態(tài)，受到的牽引力和阻力是一道平衡力，
所以，小林蹬著車子前進的力：F=f=30N；
（2）小林騎自行車行駛的速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1500m}{5×60s}$=5m/s；
（3）行駛過程中，輪胎對地面的壓力：
F′=G_人+G_車=400N+200N=600N，
受力面積：
S=2×25cm²=50cm²=5×10^-3m²，
行駛過程中，車輪對地面的壓強：
p=$\frac{F′}{S}$=$\frac{600N}{5×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
答：（1）在行駛過程中，小林蹬著車子前進的力是30N；
（2）在5min內騎行了1500m的路程．小林騎自行車行駛的速度為5m/s；
（3）行駛過程中，輪胎對地面的壓強是1.2×10⁵Pa．

點評 本題考查了二力平衡條件和速度公式、壓強公式的應用，關鍵是知道水平面上物體的壓力和自身的重力相等，計算各處要注意單位的換算．