Question

15．如圖甲是某款電動(dòng)自行車(chē)．

（1）如圖乙是該電動(dòng)車(chē)的剎車(chē)車(chē)把，是由剎車(chē)線、剎車(chē)閘和支點(diǎn)構(gòu)成的一個(gè)杠桿．剎車(chē)時(shí)，若在剎車(chē)閘A處施加一個(gè)如圖乙所示的力F，此時(shí)構(gòu)成一個(gè)省力杠桿．（選填“省力”、“費(fèi)力”或“等臂”）
（2）電動(dòng)車(chē)在水平路面上以10m/s的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)，若電動(dòng)車(chē)的輸出功率恒為500W，此時(shí)車(chē)受到地面的摩擦力多大？（不計(jì)空氣阻力）
（3）若電動(dòng)車(chē)和小明的質(zhì)量均為60kg，輪胎與地面的總接觸面積約是120cm²，則小明騎車(chē)時(shí)車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)多大？（g取10N/kg）
（4）部分材料的技術(shù)指標(biāo)如表，假如讓你設(shè)計(jì)制造電動(dòng)車(chē)車(chē)架，你會(huì)選擇表中的哪種材料？并說(shuō)明理由．

材料	密度/kg•m-3	強(qiáng)度
碳纖維	1.6×103	強(qiáng)
鋁合金	3.0×103	較弱
鐵合金	4.5×103	較強(qiáng)
錳鋼	7.9×103	強(qiáng)

Answer 1

分析 （1）根據(jù)動(dòng)力臂與阻力臂的大小關(guān)系判斷杠桿的類型；
（2）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv求出牽引力，再根據(jù)做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)牽引力和車(chē)受到地面的摩擦力是一對(duì)平衡力求出車(chē)受到地面的摩擦力；
（3）電動(dòng)車(chē)對(duì)地面的壓力和自身的總量相等，根據(jù)G=mg求出其大小，再根據(jù)壓強(qiáng)公式求出車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（4）分析各材料的密度和強(qiáng)度選擇設(shè)計(jì)輕便電動(dòng)車(chē)車(chē)架的材料．

解答 解：（1）由示意圖可知，剎車(chē)閘在使用時(shí)動(dòng)力臂大于阻力臂，所以它屬于省力杠桿；
（2）由P=Fv可得，牽引力：
F_牽=$\frac{p}{v}$=$\frac{500W}{10m/s}$=50N，
因?yàn)殡妱?dòng)車(chē)在水平路面上做勻速直線運(yùn)動(dòng)，
所以f=F_牽=50N；
（3）小明和車(chē)對(duì)地面的壓力：
F=G=mg=2×60kg×10N/kg=1200N，
車(chē)對(duì)地面的壓強(qiáng)：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{1.2×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=1×10⁵Pa；
（4）由表中數(shù)據(jù)可知，制造強(qiáng)度高并且輕便的電動(dòng)車(chē)車(chē)架時(shí)，應(yīng)選碳纖維材料．
答：（1）省力；
（2）此時(shí)車(chē)受到地面的摩擦力為50N；
（3）該車(chē)對(duì)地面壓強(qiáng)為1×10⁵Pa；
（4）選碳纖維材料，強(qiáng)度高并且密度小，車(chē)身輕，耗能少．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了杠桿的分類、功率公式的應(yīng)用、二力平衡條件的應(yīng)用、壓強(qiáng)的計(jì)算和材料的選擇等，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，要知道在水平面上物體對(duì)水平面的壓力等于物體自身的重力，解題過(guò)程中要注意單位的換算．還要知道從表中提取有用的信息．