题目内容

15．小华同学骑着一辆变速自行车上学，在平直公路上匀速运动300m，所用时间为1min．假设自行车在行驶过程中受到的阻力为18N．请你解答：
（1）车把套上刻有很多的花纹是为了增大摩擦；如图是该车的刹车车把，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）在这段行驶过程中，该同学骑车的功率是多大？
（3）若小华和自行车总质量为60kg，每个车胎与地面的接触面积为20cm2，则该同学骑车时，自行车对地面的压强为多少？（g取10N/kg）
（4）如果要骑车上一个斜坡，他应该换用高速挡还是低速挡？请运用所学知识说明理由．（可以认为他骑车的功率P是一定的）

分析 （1）增大摩擦力的方法：在接触面粗糙程度一定时，增大压力、增大摩擦力；在压力一定时，增大接触面的粗糙程度、增大摩擦力．
根据动力臂与阻力臂的大小关系判断杠杆的类型；
（2）功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv，由平衡条件求出该同学的作用力，由P=Fv求出功率．
（2）求出对水平地面的压力，然后由压强公式求出压强．
（3）根据公式P=Fv分析答题．

解答 解：（1）车把套上刻有很多的花纹，是在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力．
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）自行车的速度v=$\frac{s}{t}$=$\frac{300m}{60s}$=5m/s，
自行车做匀速运动，处于平衡状态，
由平衡条件得：F=f=18N，
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=18N×5m/s=90W；
（2）自行车对水平地面的压力：
F=G=mg=60kg×10N/kg=600N，
自行车与水平地面的接触面积S=2×20cm2=40cm2=0.004m2，
自行车对水平地面的压强p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{0.004{m}^{2}}$=1.5×105Pa；
（3）该同学骑自行车的功率P一定，由P=Fv可知，速度v越小，牵引力F越大，越有利于上坡，因此要骑车上一个斜坡，他应该换用低速档．
答：（1）增大摩擦；省力；
（2）该同学做功的功率为90W；
（2）对地面的压强为1.5×105Pa；
（3）应用低速档，因为相同功率，速度变小，牵引力可变大．

点评 本题考查增大摩擦的方法、杠杆的分类、速度、做功、功率、压强等的计算，是一道综合性很强的题目，本题关键：一是公式及其变形的灵活运用，二是知道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．

练习册系列答案
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