Question

10．2014年11月2日在巢湖举行第三届环巢湖全国自行车赛，运动员赵华质量为70kg，参加了小组选拔赛．如图为他比赛用车，其相关数据如表所示：

车架材料	碳纤维
车架材料体积/cm3	2500
车架质量/kg	4.5
整车质量/kg	10
单轮接触面积/cm2	4

（1）若碳纤维车的车胎气压为6个标准大气压，车胎的橡胶表面积约为0.4m²，则车轮胎所受的压力是多大？（1个标准大气压为1×10⁵Pa）
（2）计算比赛中的自行车对地面的压强；
（3）赵华往某路段匀速骑行30km，耗时50min，若该路段阻力为总重力的0.02倍，求他的骑行功率．

Answer 1

分析 （1）已知压与受力面积，由压强公式可以求出压力．
（2）地面所受的压力等于车子和运动员的重力，由压强公式可求地面受到的压强．
（3）根据运动员骑着一辆山地自行车在平直公路上匀速行驶，先判断出运动员克服阻力所做的功W，应用功率公式可以求出功率．

解答 解：（1）由p=$\frac{F}{S}$可知，轮胎受到的压力：
F=pS=1×10⁵Pa×6×0.4m²=2.4×10⁵N；
（2）地面所受的压力：
F=G=mg=（10kg+70kg）×10N/kg=800N；
地面受到的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{800N}{4×1{0}^{-4}{m}^{2}×2}$=1×10⁶Pa．
（3）运动员的质量约70kg，运动员与车的总重力：
G=mg=（70kg+10kg）×10N/kg=800N，
骑自行车克服阻力所做的功：
W=fs=0.02Gs=0.02×800N×3×10⁴m=480000J
功率为P=$\frac{W}{t}$=$\frac{480000J}{60s×50}$=160W；
答：（1）车轮胎所受的压力是2.4×10⁵Pa；
（2）比赛中的自行车对地面的压强1×10⁶Pa；
（3）他的骑行功率160W．

点评 本题考查质量、重力、压力、压强的计算，关键是公式及其变形的灵活运用，要知道在水平面上物体对水平面的压力等于物体自身的重力，解题过程中要注意单位的换算．还要知道从表中提取有用的信息．