题目内容

19.骑车上班还有利于身体健康.体重80千克的蒋老师每天骑车(车的质量约20千克)上班“减肥”.
运动方式每小时每千克消耗的能量(千焦)
1慢走12.01
2中速跑42.00
3自行车17.97
4驾驶汽车8.82
(1)若他以5米/秒的速度匀速前行,受到的阻力约为人与车总重的0.04倍,则他消耗的功率约为200瓦.
(2)不同的运动方式,人体消耗的能量是不同的.由表中数据可知,蒋老师运动减肥的最佳方式是中速跑
(3)蒋老师成功减肥至60kg后,将自行车改装成电动车,下表是他改装后的电动自行车的相关数据.当他在10min内连续行驶3km,根据相关信息求:
质量m/kg40
行驶过程中轮胎与地面接触的总面积/m28×10-3
电能转化为机械能的效率75%
工作电压U/V32
速度v/(m•s-1)≤10
骑车人质量60kg时的平均阻力F/N20
在行驶过程中,车对地面的压强为1.125×105Pa,该电动自行车行驶10min所做的功是6×104J.

分析 (1)根据G=mg求出总重力,进而求出阻力,然后根据二力平衡条件求出骑车时施加的动力,又知道骑车的速度,根据P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出消耗的功率;
(2)从表中数据可以看出哪一种运动方式消耗能量最多,从而判断出金老师运动减肥的最佳方式;
(3)电动车前进时对地面的压力等于人和车的重力之和,根据G=mg求出其大小,再根据p=$\frac{F}{S}$求出自行车前进时对地面的压强;
由W=Fs计算做的功.

解答 解:(1)人与车总质量:m=m人+m车=80kg+20kg=100kg,
人和车的总重力为:G=mg=100kg×10N/kg=1000N,
骑车时受到的阻力:f=0.04G=0.04×1000N=40N,
因为自行车匀速前进时,根据二力平衡条件可知,骑车时施加的动力:F=f=40N,
则他消耗的功率:P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv=40N×5m/s=200W;
(2)从表中数据可以看出中速跑消耗的能量最多,所以金老师运动减肥的最佳方式是中速跑;
(3)自行车前进时对地面的压力:
F=G=(m人′+m车)g=(50kg+40kg)×10N/kg=900N,
自行车前进时对地面的压强:
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{900N}{8×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=1.125×105Pa;
当他在10min内连续行驶3km,平均阻力为20N,
所以电动自行车行驶10min所做的功:
W=Fs=20N×3000m=6×104J.
故答案为:(1)200;(2)中速跑;1.125×105;6×104.

点评 本题考查学生对重力的计算、功率的计算、二力平衡条件的应用等知识掌握和运用,关键是功率推导公式P=Fv的运用,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等.同时也告诉了我们注意节能减排,不但保护了环境,节约了能源,还锻炼了身体.

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