Question

7．目前，健身運動已成時尚，圖示為一款家用健身器材-腳踏運動健身車，具體參數(shù)如下表，健身車的顯示板可以顯示時間、速度、距離、熱量等，并且可以選擇一些內(nèi)置騎行程序（g取10N/kg）
（1）健身車的腳踏板做成花紋狀是為了增大（選填“增大”或“減小”）摩擦力，腳踏板相當于一個省力（選填“省力”或“費力”）杠桿．
（2）若按健身車的最大承重，給車座受到的最大壓強是多少？
（3）正常健身時，人體消耗的能量有80%轉(zhuǎn)化為人對健身車做的功，在某次運動中，某人選擇山地升級款（此時車的平均阻力為100N）運動了30min，從健身車的顯示面板上可知行駛了12km，求鍛煉時健身車的平均速度和人體消耗的能量．

凈重量	升級款18kg/普通款15kg
最大承重	120kg
車座	300mm×200mm超寬大坐墊
皮帶	汽車級皮帶
阻力調(diào)節(jié)	8擋可調(diào)強力外磁阻力系統(tǒng)
飛輪	2.5kg雙向外磁飛輪

Answer 1

分析 （1）影響摩擦力大小的因素是壓力和接觸面的粗糙程度；根據(jù)杠桿的力臂的大小，可判斷杠桿的類型；
（2）根據(jù)其最大承重，求出壓力，根據(jù)壓強的公式p=$\frac{F}{S}$可計算壓強的大��；
（3）利用速度的公式v=$\frac{s}{t}$可計算平均速度；利用W=Fs可計算做功的多少，再利用機械效率的公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$的變形公式，可計算人體消耗的能量．

解答 解：（1）健身車的腳踏板做成花紋狀是為了在壓力一定時，增大接觸面的粗糙程度，從而增大摩擦力；
讀圖可知，腳踏板在工作時，相當于一個輪軸，輪半徑大于軸半徑，其實質(zhì)是一個省力杠桿．
（2）車座所受的壓力等于健身車的最大承重，F(xiàn)=G=mg=120kg×10N/kg=1200N；
車座的受力面積：S=0.3m×0.2m=0.06m²，
則車座受到的最大壓強：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{0.06{m}^{2}}$=2×10⁴Pa．
（3）健身車行駛的平均速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{12km}{\frac{30}{60}h}$=24km/h；
騎健身車所做的有用功：W_有用=Fs=fs=100N×12000m=1.2×10⁶J；
由效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$可得，
人體消耗的能量：W_總=$\frac{{W}_{有用}}{η}$=$\frac{1.2×1{0}^{6}J}{80%}$=1.5×10⁶J．
答：（1）增大；省力；
（2）若按健身車的最大承重，給車座受到的最大壓強是2×10⁴Pa．
（3）鍛煉時健身車的平均速度是24km/h；人體消耗的能量是1.5×10⁶J．

點評 本題以腳踏運動健身車為內(nèi)容，考查了物理知識在健身車上的應(yīng)用，同時還重點考查了壓強公式、速度公式、重力公式、效率公式、功的公式等的靈活運用，綜合性強．