Question

4．体重为400N的小林骑自行车上学，在水平路面上匀速行驶．有关数据如下表所示：

自行车净重	200N
行驶时每个轮胎与地面的接触面积	25cm2
轮胎承受的最大气压	2×105Pa
轮胎直径	0.61m
匀速行驶过程中的总阻力	总重力的0.05倍

试求：
（1）在行驶过程中，小林蹬着车子前进的力是多大？
（2）在5min内骑行了1500m的路程．小林骑自行车行驶的速度为多少？
（3）行驶过程中，轮胎对地面的压强是多大？

Answer 1

分析 （1）根据题意求出匀速行驶过程中的总阻力，自行车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一道平衡力，根据二力平衡条件求出小林蹬着车子前进的力；
（2）知道小林骑自行车行驶的路程和时间，根据v=$\frac{s}{t}$求出其速度；
（3）行驶过程中，轮胎对地面的压力等于人和自行车的重力之和，受力面积为2个轮胎与地面的接触面积之和，根据p=$\frac{F}{S}$求出轮胎对地面的压强．

解答 解：（1）匀速行驶过程中的总阻力：
f=0.05（G_人+G_车）=0.05×（400N+200N）=30N，
因自行车匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一道平衡力，
所以，小林蹬着车子前进的力：F=f=30N；
（2）小林骑自行车行驶的速度：
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{1500m}{5×60s}$=5m/s；
（3）行驶过程中，轮胎对地面的压力：
F′=G_人+G_车=400N+200N=600N，
受力面积：
S=2×25cm²=50cm²=5×10^-3m²，
行驶过程中，车轮对地面的压强：
p=$\frac{F′}{S}$=$\frac{600N}{5×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=1.2×10⁵Pa；
答：（1）在行驶过程中，小林蹬着车子前进的力是30N；
（2）在5min内骑行了1500m的路程．小林骑自行车行驶的速度为5m/s；
（3）行驶过程中，轮胎对地面的压强是1.2×10⁵Pa．

点评 本题考查了二力平衡条件和速度公式、压强公式的应用，关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等，计算各处要注意单位的换算．