Question

3．電動自行車是倍受人們青睞的一種交通工具如圖所示，盛夏的一天，停放在烈日下的自行車爆胎了．
（1）請你幫她分析爆胎的原因，并提出合理的建議．
（2）若電動車重約300N，人約50kg，騎電動車時輪胎總著地面積約50cm²，騎車時對地面的壓強是多少？（g=10N/kg）
（3）你還知道自行車的哪些設計利用了什么物理知識？（至少寫兩點）

Answer 1

分析 （1）放在烈日下，輪胎內氣體會受熱膨脹，氣體壓強變大，就會撐爆輪胎．
（2）水平面上物體的壓力和自身的重力相等，根據壓強公式求出騎車時對地面的壓強．
（3）自行車設計過程中用到了省力、增大摩擦、減小壓強等物理知識．

解答 解：（1）原因：暴曬后溫度升高，輪胎內氣壓增大，輪胎內、外壓強差大于輪胎所能承受的壓強，導致輪胎爆裂．
建議：自行車放在陰涼處，夏季輪胎不要充氣太足．
（2）G_人=m_人g=50kg×10N/kg=500N，
人騎車時自行車對地面的壓強：
p=$\frac{F}{S}$=$\frac{{G}_{車}+{G}_{人}}{S}$=$\frac{500N+300N}{5×1{0}^{-3}{m}^{2}}$=1.6×10⁵Pa．
（3）輪胎、車把手上的花紋增大摩擦力；剎車系統為省力杠桿；用力捏車閘增大摩擦力；自行車的尾燈利用光的反射；自行車鈴響振動發聲；腳蹬子、車把手為省力等．
答：（1）爆胎的原因，暴曬后溫度升高，輪胎內氣壓增大，輪胎內、外壓強差大于輪胎所能承受的壓強，導致輪胎爆裂．
建議：自行車放在陰涼處，夏季輪胎不要充氣太足．
（2）騎車時對地面的壓強是1.6×10⁵Pa．
（3）輪胎、車把手上的花紋增大摩擦力；剎車系統為省力杠桿；用力捏車閘增大摩擦力；自行車的尾燈利用光的反射；自行車鈴響振動發聲；腳蹬子、車把手為省力等．

點評 本題考查速度和壓強的計算，關鍵是公式的應用以及自行車的哪些設計利用了物理原理，此外還應了解自行車爆胎的原因，暴曬后溫度升高，輪胎內氣壓增大，輪胎內外氣壓差大于輪胎所能承受的壓強，導致輪胎爆裂．告誡學生自行車爆胎是很危險的，自行車放置在蔭涼處，夏天輪胎不要充氣太足．