Question

19．一市民以5米/秒的速度沿平直道路匀速骑行10分钟（如图甲），若该市民的体重为53千克，自行车重约17千克，公共自行车匀速行驶时所受的阻力是人与车总重的0.05倍．请回答下列问题
（1）在行驶过程中，公共自行车所做的功多大？
（2）若轮胎与地面接触总面积是100厘米²，则公共自行车对地面的压强多大？
（3）如图乙是骑行者骑行速度与摄氧量的关系图．根据图象：随着骑行速度的增加，人体的摄氧量如何变化？请分析说明理由．

Answer 1

分析 （1）已知骑行的速度和时间，利用s=vt可求得路程，根据阻力是人与车总重的0.05倍可求得阻力，因为匀速行驶，牵引力等于阻力，再利用W=Fs可求得公共自行车所做的功；
（2）公共自行车对地面的压力等于其总重力，再利用压强公式求解．
（3）根据能量守恒定律，从呼吸作用需要消耗氧气来分析即可．

解答 解：（1）由v=$\frac{s}{t}$可得，s=vt=5m/s×10×60s=3000m，
f=0.05G_总=0.05×（m_人+m_车）g=0.05×（53kg+17kg）×10N/kg=35N，
因为匀速骑行，所以F=f=35N，
W=Fs=35N×3000m=1.05×10⁵J；
（2）F=G_总=（m_人+m_车）g=（53kg+17kg）×10N/kg=700N，
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{700N}{1×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=7×10⁴Pa，
（3）随着骑行速度的增加，人体的摄氧量不断增加．理由：骑行速度越快，人和车的机械能越大，根据能量守恒定律，所需人体的化学能越大，而人体的化学能来自呼吸作用．呼吸作用需要消耗氧气，因此摄氧量会增加．
答：（1）在行驶过程中，公共自行车所做的功为1.05×10⁵J；
（2）若轮胎与地面接触总面积是100厘米²，则公共自行车对地面的压强为7×10⁴Pa，
（3）随着骑行速度的增加，人体的摄氧量不断增加．
理由：骑行速度越快，人和车的机械能越大，根据能量守恒定律，所需人体的化学能越大，而人体的化学能来自呼吸作用．呼吸作用需要消耗氧气，因此摄氧量会增加．

点评 此题涉及到重力，压强，功的计算，难度不大，明确静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其重力，是解答此题的关键．