Question

7．目前，健身運(yùn)動(dòng)已成時(shí)尚，圖示為一款家用健身器材-腳踏運(yùn)動(dòng)健身車(chē)，具體參數(shù)如下表，健身車(chē)的顯示板可以顯示時(shí)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(chē)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(dāng)于一個(gè)省力（選填“省力”或“費(fèi)力”）杠桿．
（2）若按健身車(chē)的最大承重，給車(chē)座受到的最大壓強(qiáng)是多少？
（3）正常健身時(shí)，人體消耗的能量有80%轉(zhuǎn)化為人對(duì)健身車(chē)做的功，在某次運(yùn)動(dòng)中，某人選擇山地升級(jí)款（此時(shí)車(chē)的平均阻力為100N）運(yùn)動(dòng)了30min，從健身車(chē)的顯示面板上可知行駛了12km，求鍛煉時(shí)健身車(chē)的平均速度和人體消耗的能量．

凈重量	升級(jí)款18kg/普通款15kg
最大承重	120kg
車(chē)座	300mm×200mm超寬大坐墊
皮帶	汽車(chē)級(jí)皮帶
阻力調(diào)節(jié)	8擋可調(diào)強(qiáng)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(qiáng)的公式p=$\frac{F}{S}$可計(jì)算壓強(qiáng)的大��；
（3）利用速度的公式v=$\frac{s}{t}$可計(jì)算平均速度；利用W=Fs可計(jì)算做功的多少，再利用機(jī)械效率的公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$的變形公式，可計(jì)算人體消耗的能量．

解答 解：（1）健身車(chē)的腳踏板做成花紋狀是為了在壓力一定時(shí)，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(shí)，相當(dāng)于一個(gè)輪軸，輪半徑大于軸半徑，其實(shí)質(zhì)是一個(gè)省力杠桿．
（2）車(chē)座所受的壓力等于健身車(chē)的最大承重，F(xiàn)=G=mg=120kg×10N/kg=1200N；
車(chē)座的受力面積：S=0.3m×0.2m=0.06m²，
則車(chē)座受到的最大壓強(qiáng)：p=$\frac{F}{S}$=$\frac{1200N}{0.06{m}^{2}}$=2×10⁴Pa．
（3）健身車(chē)行駛的平均速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{12km}{\frac{30}{60}h}$=24km/h；
騎健身車(chē)所做的有用功：W_有用=Fs=fs=100N×12000m=1.2×10⁶J；
由效率公式η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}(cāng)}$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(chē)的最大承重，給車(chē)座受到的最大壓強(qiáng)是2×10⁴Pa．
（3）鍛煉時(shí)健身車(chē)的平均速度是24km/h；人體消耗的能量是1.5×10⁶J．

點(diǎn)評(píng) 本題以腳踏運(yùn)動(dòng)健身車(chē)為內(nèi)容，考查了物理知識(shí)在健身車(chē)上的應(yīng)用，同時(shí)還重點(diǎn)考查了壓強(qiáng)公式、速度公式、重力公式、效率公式、功的公式等的靈活運(yùn)用，綜合性強(qiáng)．