Question

15．如图甲是某款电动自行车．

（1）如图乙是该电动车的刹车车把，是由刹车线、刹车闸和支点构成的一个杠杆．刹车时，若在刹车闸A处施加一个如图乙所示的力F，此时构成一个省力杠杆．（选填“省力”、“费力”或“等臂”）
（2）电动车在水平路面上以10m/s的速度做匀速直线运动，若电动车的输出功率恒为500W，此时车受到地面的摩擦力多大？（不计空气阻力）
（3）若电动车和小明的质量均为60kg，轮胎与地面的总接触面积约是120cm²，则小明骑车时车对地面的压强多大？（g取10N/kg）
（4）部分材料的技术指标如表，假如让你设计制造电动车车架，你会选择表中的哪种材料？并说明理由．

材料	密度/kg•m-3	强度
碳纤维	1.6×103	强
铝合金	3.0×103	较弱
铁合金	4.5×103	较强
锰钢	7.9×103	强

Answer 1

分析 （1）根据动力臂与阻力臂的大小关系判断杠杆的类型；
（2）根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出牵引力，再根据做匀速直线运动时牵引力和车受到地面的摩擦力是一对平衡力求出车受到地面的摩擦力；
（3）电动车对地面的压力和自身的总量相等，根据G=mg求出其大小，再根据压强公式求出车对地面的压强；
（4）分析各材料的密度和强度选择设计轻便电动车车架的材料．

解答 解：（1）由示意图可知，刹车闸在使用时动力臂大于阻力臂，所以它属于省力杠杆；
（2）由P=Fv可得，牵引力：
F_牵=$\frac{p}{v}$=$\frac{500W}{10m/s}$=50N，
因为电动车在水平路面上做匀速直线运动，
所以f=F_牵=50N；
（3）小明和车对地面的压力：
F=G=mg=2×60kg×10N/kg=1200N，
车对地面的压强：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{1.2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1×10⁵Pa；
（4）由表中数据可知，制造强度高并且轻便的电动车车架时，应选碳纤维材料．
答：（1）省力；
（2）此时车受到地面的摩擦力为50N；
（3）该车对地面压强为1×10⁵Pa；
（4）选碳纤维材料，强度高并且密度小，车身轻，耗能少．

点评 本题考查了杠杆的分类、功率公式的应用、二力平衡条件的应用、压强的计算和材料的选择等，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．