Question

20．2016年的網紅非“共享單車“莫屬，共享單車只需用手機掃“二維碼”即可騎走，給人們帶來了極大方便．其相關數據見下表：
（1）共享單車的車輪制成凹凸的花紋，是為了通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦．
（2）計算質量為50kg的李明騎行時共享單車對地面的壓強；

車架材料	鋁合金
車架材料體積/cm3	2500
整車質量/kg	10
單輪接觸面積/cm2	4

（3）若李明10min內在某路段勻速騎行6km．該路段阻力為總重力的0.02倍，求李明騎行此路段時的速度和對單車的動力．

Answer 1

分析 （1）增大摩擦力的方法：在接觸面粗糙程度一定時，通過增大壓力來增大摩擦力；在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力．
（2）李明騎行時共享單車對地面的壓力等于李明和單車的總重力，利用G=mg求出，再利用p=$\frac{F}{S}$計算壓強大小；
（3）利用阻力為總重力的0.02倍求出阻力，再利用二力平衡的條件得出動力，利用速度公式計算速度．

解答 解：（1）共享單車的車輪制成凹凸的花紋，是在壓力一定時，通過增大接觸面的粗糙程度來增大摩擦力．
（2）李明騎行時的總重力：
G_總=m_總g=（50kg+10kg）×10N/kg=600N，
李明騎行時對地面的壓力：
F=G_總=600N，
車輪和地面的受力面積：
S=4cm²×2=8cm²=8×10^-4m²
李明騎行時對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{600N}{8×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=7.5×10⁵Pa；
（3）s=6km=6000m，
騎行速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{6000m}{600s}$=10m/s；
因勻速騎行，所以李明對車的動力：
F=f=0.02G_總=0.02×600N=12N．
答：（1）粗糙程度；
（2）李明騎行時共享單車對地面的壓強為7.5×10⁵Pa；
（3）李明騎行此路段時的速度為10m/s；對單車的動力為12N．

點評 此題考查增大摩擦的方法、壓強的大小計算、速度的計算、二力平衡條件及其應用等，是一道綜合性較強的題目，關鍵是知道李明騎行時共享單車對地面的壓力等于李明和單車的總重力．