Question

4．一辆变速自行车，中轴两个牙齿盘的齿数分别为N₁=48、N₂=38，后轴三个飞轮的齿数分别为N₃=14、N₄=17、N₅=24．保持踏脚恒定转速，欲车速最大，拨动档位，使牙齿盘的齿数为N₁，则飞轮齿数应选择N₃（选填“N₃”、“N₄”、“N₅”）．假定阻力不变，以同样的车速行驶时，该选择不省力（选填“省力”、“不省力”）．

Answer 1

分析 在运动的过程中，脚踏板和链轮因为共轴，有相同的角速度，链轮的边缘和飞轮的边缘通过链条连接，有相同的线速度大小，飞轮和后轮共轴，有相同的角速度．脚踏板以恒定的角速度转动时，当链轮的齿数最多，飞轮的齿数最少，自行车的行进速度最大；当链轮的齿数最少，飞轮的齿数最多，自行车的行驶速度最小．

解答 解：脚蹬和牙齿盘同轴转动，飞轮和牙齿盘通过齿轮转动，后轮和飞轮同轴转动，角速度相同，根据v=ωr可知，角速度越大，后轮速度越大，根据v=ωr，有牙齿轮转速相同，即线速度不变，故飞轮齿数越小，后轮速度越大，故选N₃；由于阻力不变，要保持匀速运动，动力等于阻力，故不省力
故答案为：N₃，不省力

点评 解决本题的关键知道共轴的点，有相同的角速度，通过链条连接的点，有相同的线速度大小