Question

3．小明同学为了响应学校“绿色出行“的倡导，新购了一辆自行车并坚持骑车上下学．体重为400N的小明同学骑自行车上学，在水平路面上匀速行驶，有关数据如表所示：（取g=10N/kg）

自行车质量	20kg
行驶时轮胎与地面接触的总面积	50cm2
轮胎承受的最大压力	1000N
车轮直径	0.61m
匀速行驶过程中的总阻力	总重力的0.05倍

试求：（1）自行车单车的重力是多少？
（2）匀速行驶过程中，小明骑车对自行车车的动力为多大？
（3）小明骑行过程中能载的货物质量最多是多少？

Answer 1

分析 （2）已知自行车质量，根据G=mg可求重力；
（3）车轮对地面的压力等于车和人的重力，根据公式f=0.05G可求阻力，根据二力平衡即求出动力；
（4）根据轮胎承受的最大压强和行驶时轮胎与地面接触的总面积，可求得小明骑行过程中的最大压力，然后减去自行车净重和体重即可．

解答 解：（1）已知自行车单车的质量，m=20kg，
自行车单车的重力：G=mg=20kg×10N/kg=200N；
（2）匀速行驶过程中，车轮对地面的压力：F=G+G_人=200N+400N=600N，
匀速行驶过程中的总阻力：f=0.05F=0.05×600N=30N，
匀速行驶过程中小明和车处于平衡状态，动力和阻力是一对平衡力，即F_动=f=30N；
（3）由题意，小明骑行过程中的最大压力F_最大=1×10³N，
小明骑行过程中的最大重力G_最大=F_最大=1×10³N，
小明骑行过程中能载的货物最多为G_货=G_最大-G_人-G_自行车=1×10³N-400N-200N=400N．
答：（1）自行车单车的重力是200N；
（2）匀速行驶过程中，小明骑车对自行车车的动力为30N；
（3）小明骑行过程中能载的货物质量最多是400N．

点评 本题考查重力的大小计算、二力平衡条件的应用，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，还要学会从题目所给信息中找到有用的数据．