Question

20．海南環(huán)島自行車(chē)賽引人矚目．下表是制造賽車(chē)各種材料的技術(shù)指標(biāo)．

材料 技術(shù)指標(biāo)	鉻鋁鋼	鋁合金	鈦合金	碳纖維
性能（強(qiáng)度）	強(qiáng)	較弱	較強(qiáng)	強(qiáng)
密度/（kg/m3）	7.9×103	2.9×103	4.3×103	1.6×103

求：
（1）若車(chē)架的體積約為3×10^-3m³，則車(chē)架的最小質(zhì)量是多大？
（2）若整車(chē)和賽車(chē)手的總重為700N，車(chē)輪與地面的總接觸面積為10^-3m²，請(qǐng)計(jì)算賽車(chē)手在比賽過(guò)程中對(duì)地面的壓強(qiáng)． 
（3）若賽車(chē)手在某路段勻速直線行駛，30s通過(guò)450m的路程，所受阻力約為60N，求賽車(chē)手勻速行駛的功率是多少？
（4）請(qǐng)說(shuō)出賽車(chē)手在比賽過(guò)程中，用什么方法減小空氣阻力提高成績(jī)．（寫(xiě)出一種方法）

Answer 1

分析 （1）通過(guò)讀表可知，車(chē)架材料為碳纖維時(shí)，質(zhì)量最小，利用密度公式變形可求最小質(zhì)量；
（2）由題意可知，車(chē)和賽車(chē)手對(duì)地面的壓力等于其中總重力，利用壓強(qiáng)公式可求賽車(chē)手在比賽過(guò)程中對(duì)地面的壓強(qiáng)．
（3）利用W=Fs可求賽車(chē)手所做的功，然后利用P=$\frac{W}{t}$可求功率；
（4）此題具有較強(qiáng)開(kāi)放性，答案不唯一，根據(jù)所學(xué)物理知識(shí)解答，只要合理即可．

解答 解：（1）要想車(chē)架的質(zhì)量最小，則密度最小，查表可知，符合車(chē)架材料的是碳纖維，密度為1.6×10³kg/m³，
由$ρ=\frac{m}{V}$得，車(chē)架最小質(zhì)量：
m=ρV=1.6×10³kg/m³×3×10^-3m³=4.8kg；
（2）賽車(chē)手在比賽過(guò)程中對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{G}{S}$=$\frac{700N}{1{0}^{-3}{m}^{2}}$=7×10⁵Pa；
（3）賽車(chē)手勻速行駛的功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=$\frac{60N×450m}{30s}$=900W；
（4）弓腰成流線型、穿賽車(chē)服（緊身衣）、減小受風(fēng)面積等．
答：（1）車(chē)架的最小質(zhì)量是4.8kg；
（2）賽車(chē)手在比賽過(guò)程中對(duì)地面的壓強(qiáng)為7×10⁵Pa； 
（3）賽車(chē)手勻速行駛的功率是900W；
（4）弓腰成流線型、穿賽車(chē)服（緊身衣）、減小受風(fēng)面積等．

點(diǎn)評(píng) 此題考查密度公式的應(yīng)用、壓強(qiáng)的大小計(jì)算、功和功率的計(jì)算，是一道綜合性較強(qiáng)的題目，關(guān)鍵是知道車(chē)和賽車(chē)手對(duì)地面的壓力等于其中總重力．