Question

3．电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具如图所示，盛夏的一天，停放在烈日下的自行车爆胎了．
（1）请你帮她分析爆胎的原因，并提出合理的建议．
（2）若电动车重约300N，人约50kg，骑电动车时轮胎总着地面积约50cm²，骑车时对地面的压强是多少？（g=10N/kg）
（3）你还知道自行车的哪些设计利用了什么物理知识？（至少写两点）

Answer 1

分析 （1）放在烈日下，轮胎内气体会受热膨胀，气体压强变大，就会撑爆轮胎．
（2）水平面上物体的压力和自身的重力相等，根据压强公式求出骑车时对地面的压强．
（3）自行车设计过程中用到了省力、增大摩擦、减小压强等物理知识．

解答 解：（1）原因：暴晒后温度升高，轮胎内气压增大，轮胎内、外压强差大于轮胎所能承受的压强，导致轮胎爆裂．
建议：自行车放在阴凉处，夏季轮胎不要充气太足．
（2）G_人=m_人g=50kg×10N/kg=500N，
人骑车时自行车对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{{G}_{车}+{G}_{人}}{S}$=$\frac{500N+300N}{5×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=1.6×10⁵Pa．
（3）轮胎、车把手上的花纹增大摩擦力；刹车系统为省力杠杆；用力捏车闸增大摩擦力；自行车的尾灯利用光的反射；自行车铃响振动发声；脚蹬子、车把手为省力等．
答：（1）爆胎的原因，暴晒后温度升高，轮胎内气压增大，轮胎内、外压强差大于轮胎所能承受的压强，导致轮胎爆裂．
建议：自行车放在阴凉处，夏季轮胎不要充气太足．
（2）骑车时对地面的压强是1.6×10⁵Pa．
（3）轮胎、车把手上的花纹增大摩擦力；刹车系统为省力杠杆；用力捏车闸增大摩擦力；自行车的尾灯利用光的反射；自行车铃响振动发声；脚蹬子、车把手为省力等．

点评 本题考查速度和压强的计算，关键是公式的应用以及自行车的哪些设计利用了物理原理，此外还应了解自行车爆胎的原因，暴晒后温度升高，轮胎内气压增大，轮胎内外气压差大于轮胎所能承受的压强，导致轮胎爆裂．告诫学生自行车爆胎是很危险的，自行车放置在荫凉处，夏天轮胎不要充气太足．