【题目】依据文中内容,请回答下列问题:

变速自行车的奥秘

变速自行车可以通过调节不同的“档位”来应对不同的路面情况——需要爬坡时,可以降低档位,此时会感觉自己骑起来“更轻松”;到了下坡时,可以提升档位,此时会感觉自己“骑得更快”。这之中的奥秘在哪里呢,让我们一起来探究吧!

如图所示是变速自行车的驱动结构,它与普通自行车的区别在于,它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成(普通自行车的后齿轮只有一个)。选择不同的档位时,自行车的链条会调整到相应档位的后齿轮上——选择低档位时,链条调整到半径较大的齿轮上;选择高档位时,链条调整到半径较小的齿轮上。

自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构,动力是人给脚踏板的蹬力,阻力是链条对前齿轮的拉力,动力臂是脚踏板到轴心的长度,阻力臂是前齿轮半径,此时动力臂大于阻力臂,因此是一个省力杠杆。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构,动力是链条对后齿轮的拉力,阻力是地面给后齿轮的摩擦力,动力臂是后齿轮半径,阻力臂是后车轮半径,此时动力臂小于阻力臂,是一个费力杠杆。

骑自行车时,人踩脚踏板一圈,前齿轮跟着转动一圈,带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时,链条带动后齿轮转动,由于后齿轮的半径小于前齿轮,为了保证链条转动的长度相同,后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小,它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动,它们转动的圈数保持一致。因此,后齿轮越小,脚踩一圈,后车轮转动的圈数越多,即自行车前进的距离越长。

在爬坡时,自行车受到的摩擦阻力较大,因此需要把后齿轮的半径(动力臂)调整得大一些,以达到相对省力的效果。在下坡时,自行车受到的摩擦阻力较小,此时为了让自行车更快前进,可以将后齿轮的半径调小。

(1)自行车驱动结构中,前齿轮和脚踏板组成一个___________________杠杆,后齿轮和后车轮组成一个___________________杠杆(选填“省力”、“费力”、“等臂”)

(2)骑自行车时,人脚应该向什么方向用力才能最省力呢?请在图中画出最省力时,人脚对脚踏板的力F(作用点画在脚踏板中心),以及这个力对应的力臂L___________________(提示:脚可以向各个方向用力踩脚踏板,脚踏板可以通过旋转来适应脚的用力方向。)

(3)爬坡时,应将链条调整至半径较________________(选填“大”或“小”)的后齿轮上,从而达到相对省力的目的;

(4)前齿轮和后齿轮在共同工作时,其特征是________________

A.相同时间转过的圈数相同

B.相同时间带动链条转动的长度相同

C.相同时间转过的圈数和带动链条转动的长度均相同

D.相同时间转过的圈数和带动链条转动的长度均不相同

(5)自行车在水平道路上行驶时,后车轮所受的摩擦阻力约为20N,一辆自行车后车轮的半径约为40cm,若它此时链条挂在中间档位的后齿轮上,其半径为5cm,由于前齿轮与后齿轮由链条连接,所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同,若前齿轮的半径为10cm,脚踏板到轴心的长度为25cm,则自行车匀速行驶时,人蹬车的力至少应为________________N

 0  230472  230480  230486  230490  230496  230498  230502  230508  230510  230516  230522  230526  230528  230532  230538  230540  230546  230550  230552  230556  230558  230562  230564  230566  230567  230568  230570  230571  230572  230574  230576  230580  230582  230586  230588  230592  230598  230600  230606  230610  230612  230616  230622  230628  230630  230636  230640  230642  230648  230652  230658  230666  235360 

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