節(jié)能減排，自行車先行

韓　連

20世紀(jì)，自行車在中國(guó)獲得了前所未有的普及和發(fā)展。現(xiàn)在中國(guó)的自行車產(chǎn)量、消費(fèi)量、出口量均居世界第一。中國(guó)老百姓擁有5億多輛自行車，年出口達(dá)到2 000萬輛，從某種意義上來說，中國(guó)是一個(gè)自行車的王國(guó)。每天清晨和落日時(shí)分，滾滾車流在中國(guó)的城市中流動(dòng)，這是最為壯觀的一道風(fēng)景，這是一條現(xiàn)代中國(guó)流動(dòng)的長(zhǎng)城。

據(jù)專家測(cè)算，在交通擁堵的城市，10 km之內(nèi)自行車的速度往往比轎車更快，北京公交車每小時(shí)12 km，自行車15 km。根據(jù)交通高峰小時(shí)理論測(cè)算，在同一馬路寬度下，三種交通工具每小時(shí)運(yùn)送人數(shù)分別為：摩托車720人，轎車850人，自行車1 000人，自行車是高效率的短途代步工具。德國(guó)有關(guān)資料表明，在行駛過程中，自行車僅占地8 m2，摩托車18 m2，轎車30 m2。據(jù)荷蘭自行車協(xié)會(huì)研究，自行車所需停車面積為1.6 m2，轎車則需22 m2，自行車提高了道路使用率。2007年4月22日，中國(guó)自行車協(xié)會(huì)協(xié)助一些環(huán)保組織開展“測(cè)算二氧化碳排放”活動(dòng)，結(jié)果顯示：以15公里計(jì)，騎自行車的排放量約為零，乘公交車（按每輛車平均坐30人計(jì)）每人約為0.2 kg，而開轎車（按每輛車乘坐4人計(jì)）每人約為1.1 kg。自行車是低碳出行，綠色出行，高效節(jié)能環(huán)保的交通工具。遼寧日?qǐng)?bào)報(bào)道 “少開一天車，乘坐公交車，駕駛環(huán)保車，騎車……讓自己更健康，讓城市更宜居?！?/p>

2008年9月22日是“世界無車日”，遼寧省經(jīng)濟(jì)委員會(huì)與省財(cái)政廳、省政府機(jī)關(guān)事務(wù)管理局聯(lián)合開展了以“騎車出行，健身節(jié)能”為主題的活動(dòng)，旨在倡議廣大市民“綠色出行”，節(jié)約能源。只有把節(jié)約能源變成每一個(gè)公民的自覺行動(dòng)，節(jié)能減排工作才能真正取得實(shí)效。

原創(chuàng)試題

1. 自行車能夠前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，是靠人用力踩動(dòng)腳蹬來提供動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)后輪轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生摩擦力而形成。這個(gè)摩擦力是（）

A. 靜摩擦力

B. 動(dòng)摩擦力

C. 前輪受的是動(dòng)摩擦力，后輪受的是靜摩擦力

D. 前輪受的是靜摩擦力，后輪受的是動(dòng)摩擦力

2. 人騎自行車前行時(shí)，摩擦力是自行車前進(jìn)的動(dòng)力， 在很光滑的水平冰面上不足以產(chǎn)生摩擦力，則自行車難以前進(jìn)。下列說法正確的是（）

A. 蹬自行車前進(jìn)時(shí)，后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進(jìn)的動(dòng)力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車前進(jìn)的阻力

B. 后輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進(jìn)的動(dòng)力，前輪受到的摩擦力方向向后，是自行車前進(jìn)的阻力

C. 蹬自行車前進(jìn)時(shí)，前輪受到的摩擦力方向向前，是自行車前進(jìn)的動(dòng)力，后輪受到的摩擦力方向向后，是自行車前進(jìn)的阻力

D. 自行車靠慣性前進(jìn)時(shí)，前后輪受到的摩擦力方向均向后，這兩個(gè)力均是自行車前進(jìn)的阻力

3. 自行車上的紅色尾燈，不僅為裝飾，主要是為反光而用。白天，紅色最醒目，很遠(yuǎn)的地方都能看見，提醒司機(jī)注意；晚上人們騎車時(shí)，后面或側(cè)面駛來汽車，車燈光射到自行車尾燈上，反射回去，提醒司機(jī)注意。這種反射是（）

A. 鏡面反射B. 全反射

C. 漫反射D. 不同型號(hào)的自行車反射情況不同

4. 新型變速自行車中，中軸鏈輪上有幾個(gè)直徑、齒數(shù)不同的齒盤，后軸飛輪也有幾個(gè)直徑、齒數(shù)不同的齒盤，選擇不同齒數(shù)的齒輪，通過鏈條相連帶動(dòng)，后輪轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢就改變了，稱為變速車。在平直的公路上要使車速變快，下列做法正確的是（）

A. 中軸鏈輪與后軸飛輪都選用大輪

B. 中軸鏈輪與后軸飛輪都選用小輪

C. 中軸鏈輪選用大輪，后軸飛輪選用小輪

D. 中軸鏈輪選用小輪，后軸飛輪選用大輪

5. 自行車后輪的轉(zhuǎn)動(dòng)是通過鏈條把中軸和后軸上的鏈輪和飛輪相連帶動(dòng)，兩輪每個(gè)齒與各鏈條間的孔對(duì)應(yīng)，鏈輪轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，飛輪也一定轉(zhuǎn)過一個(gè)齒。中軸上的腳蹬和中軸鏈輪，由于腳蹬半徑大于中軸鏈輪半徑，組成省力輪軸。后軸上的飛輪和后輪，由于飛輪齒輪半徑小于后輪半徑，組成費(fèi)力輪軸。自行車上坡時(shí)為了省力，下列做法正確的是（）

A. 中軸鏈輪與后軸飛輪都選用大輪

B. 中軸鏈輪與后軸飛輪都選用小輪

C. 中軸鏈輪選用大輪，后軸飛輪選用小輪

D. 中軸鏈輪選用小輪，后軸飛輪選用大輪

6. 自行車通過鏈條把中軸上的鏈輪和后軸上的飛輪相連，兩輪每個(gè)齒與各鏈條間的孔對(duì)應(yīng)，鏈齒輪轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，飛輪也一定轉(zhuǎn)過一個(gè)齒，絕不可能打滑。關(guān)于兩輪的線速度和角速度，下列說法正確的是（）

A. 兩輪緣上各點(diǎn)的線速度相同，角速度也相同

B. 兩輪緣上各點(diǎn)的線速度相同，角速度不相同

C. 同一輪上各點(diǎn)的角速度不相同

D. 同一輪上各點(diǎn)的角速度相同

7. 質(zhì)點(diǎn)是一理想模型，大的物體可以看成質(zhì)點(diǎn)，小的物體并不一定能看成質(zhì)點(diǎn)，下列說法中可以看成質(zhì)點(diǎn)的情況是（）

A. 研究自行車100 km內(nèi)的運(yùn)動(dòng)

B. 雜技表演中的自行車

C. 研究飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)情況時(shí)的飛輪

D. 不論什么情況都不能將自行車看成質(zhì)點(diǎn)

8. 自行車輪胎內(nèi)氣壓過大、磨損過大或道路不平都容易造成爆胎。一自行車在如圖1所示的道路上，由于道路不平發(fā)生了爆胎，根據(jù)物理知識(shí)判斷，爆胎發(fā)生點(diǎn)最有可能是（）

A. a點(diǎn)B. b點(diǎn)

C. c點(diǎn)D. 沒規(guī)律無法判斷

9. 一雜技運(yùn)動(dòng)員騎電動(dòng)自行車沿一豎直圓形軌道做特技表演，如圖2所示。若車的速率恒為20 m/s，人與車的質(zhì)量之和為200 kg，輪胎與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1，車通過最低點(diǎn)A時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為12 kW，求車通過最高點(diǎn)B時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率。（取g=10 m/s²）

10. 一同學(xué)騎著自行車在水平路面上轉(zhuǎn)半徑為R的彎，人與車的總重量為M，車與地之間的摩擦因數(shù)為μ，為了不翻倒，求：

（1）自行車轉(zhuǎn)彎的最大速度；

（2）自行車轉(zhuǎn)彎的臨界內(nèi)傾角。

11. 一人騎著自行車在一寬闊的馬路上勻速前行，突然發(fā)現(xiàn)前方有一隊(duì)小學(xué)生橫穿馬路，試討論騎車人急剎車好還是急轉(zhuǎn)彎好？

12. 一汽車處于靜止?fàn)顟B(tài)，車后相距s⁰=25 m處有一人騎自行車。當(dāng)汽車啟動(dòng)以后以1 m/s²的加速度前進(jìn)的同時(shí)，騎車人以6 m/s的速度追車，問：

（1）能否追上？若追不上，自行車與汽車間最小距離為多少？

（2）自行車以多大的速度勻速追趕才能追上？

13. 曾經(jīng)流行過一種向自行車車頭燈供電的小型交流發(fā)電機(jī)，圖3甲為其結(jié)構(gòu)示意圖，圖中N、S是一對(duì)固定的磁極，abcd為固定在轉(zhuǎn)軸上的矩形線圈，轉(zhuǎn)軸過ab邊中點(diǎn)與bc邊平行，它的一端有一半徑r₀=1.0 cm的摩擦小輪，小輪與自行車的邊緣相接觸，如圖3乙所示，當(dāng)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，因摩擦而帶動(dòng)小輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使線圈在磁極間轉(zhuǎn)動(dòng)。設(shè)線圈N=800匝，每匝線圈面積為S=20 cm²，磁極間的磁場(chǎng)可視作勻強(qiáng)磁場(chǎng)，B=0.01 T，自行車車輪的半徑R₁=35 cm，飛輪半徑R₂=4.0 cm，中軸鏈輪半徑R₃=10.0 cm。問：

（1）現(xiàn)從靜止開始使鏈輪加速轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪的角速度為多大時(shí)才能使發(fā)電機(jī)輸出電壓的有效值為U=3.2 V；

（2）若以輸出電壓的有效值為U=3.2 V時(shí)的角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，以線圈平面與場(chǎng)強(qiáng)平行時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，且ad邊在左邊，寫出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的瞬時(shí)值表達(dá)式，并指出零時(shí)刻的電流方向。（假設(shè)摩擦小輪與車輪間無相對(duì)滑動(dòng)）