Question

18．體重為400N的小明同學(xué)騎自行車上學(xué)，在水平路面上勻速行駛，有關(guān)數(shù)據(jù)如表所示：

自行車凈重	200N
行駛時(shí)輪胎與地面接觸的總面積	50cm2
輪胎承受的最大氣壓	2.0×lO5Pa
車輪直徑	0.61m
勻速行駛過(guò)程中的總阻力	總重力的0.05倍

試求：（1）小明在緊急剎車的時(shí)候，通常采用什么方式來(lái)增大摩擦力的？
（2）勻速行駛過(guò)程中，小明對(duì)自行車車的動(dòng)力為多大？
（3）小明行駛過(guò)程中，車輪對(duì)地面的壓強(qiáng)是多大？
（4）小明騎行過(guò)程中能載的貨物最多是多少？

Answer 1

分析 （1）增大摩擦力的方法：在接觸面粗糙程度一定時(shí)，通過(guò)增大壓力來(lái)增大摩擦力；在壓力一定時(shí)，通過(guò)增大接觸面的粗糙程度來(lái)增大摩擦力．
（2）根據(jù)總阻力與總重力的關(guān)系求出阻力大小，根據(jù)二力平衡條件可得小明對(duì)自行車車的動(dòng)力；
（3）車輪對(duì)地面的壓力等于車和人的重力，根據(jù)公式p=$\frac{F}{S}$可求車輪對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（4）根據(jù)輪胎承受的最大壓強(qiáng)和行駛時(shí)輪胎與地面接觸的總面積，可求得小明騎行過(guò)程中的最大壓力，然后減去自行車凈重和體重即可．

解答 解：（1）小明在緊急剎車的時(shí)候，是在接觸面粗糙程度一定時(shí)，通過(guò)增大壓力來(lái)增大摩擦力的；
（2）由題知，f=0.05G_總=0.05（400N+200N）=30N；
（3）行駛過(guò)程中，車輪對(duì)地面的壓力F=G_總=400N+200N=600N；S=50cm²=5×10^-3m²，
行駛過(guò)程中，車輪對(duì)地面的壓強(qiáng)p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{5×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
（4）由p=$\frac{F}{S}$可得，小明騎行過(guò)程中的最大壓力F_最大=p_最大S=2.0×10⁵Pa×5×10^-3m²=1×10³N，
小明騎行過(guò)程中的最大重力G_最大=F_最大=1×10³N，
小明騎行過(guò)程中能載的貨物最多為G_貨=G_最大-G_人-G_自行車=1×10³N-400N-200N=400N．
答：（1）小明在緊急剎車的時(shí)候，是在接觸面粗糙程度一定時(shí)，通過(guò)增大壓力來(lái)增大摩擦力的；
（2）勻速行駛過(guò)程中，小明對(duì)自行車車的動(dòng)力為30N；
（3）行駛過(guò)程中，車輪對(duì)地面的壓強(qiáng)是1.2×10⁵Pa；
（4）小明騎行過(guò)程中能載的貨物最多是400N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查增大摩擦的方法、壓強(qiáng)的大小計(jì)算、二力平衡條件的應(yīng)用，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，要知道在水平面上物體對(duì)水平面的壓力等于物體自身的重力，還要學(xué)會(huì)從題目所給信息中找到有用的數(shù)據(jù)．