节能减排，自行车先行

韩　连

20世纪，自行车在中国获得了前所未有的普及和发展。现在中国的自行车产量、消费量、出口量均居世界第一。中国老百姓拥有5亿多辆自行车，年出口达到2 000万辆，从某种意义上来说，中国是一个自行车的王国。每天清晨和落日时分，滚滚车流在中国的城市中流动，这是最为壮观的一道风景，这是一条现代中国流动的长城。

据专家测算，在交通拥堵的城市，10 km之内自行车的速度往往比轿车更快，北京公交车每小时12 km，自行车15 km。根据交通高峰小时理论测算，在同一马路宽度下，三种交通工具每小时运送人数分别为：摩托车720人，轿车850人，自行车1 000人，自行车是高效率的短途代步工具。德国有关资料表明，在行驶过程中，自行车仅占地8 m2，摩托车18 m2，轿车30 m2。据荷兰自行车协会研究，自行车所需停车面积为1.6 m2，轿车则需22 m2，自行车提高了道路使用率。2007年4月22日，中国自行车协会协助一些环保组织开展“测算二氧化碳排放”活动，结果显示：以15公里计，骑自行车的排放量约为零，乘公交车（按每辆车平均坐30人计）每人约为0.2 kg，而开轿车（按每辆车乘坐4人计）每人约为1.1 kg。自行车是低碳出行，绿色出行，高效节能环保的交通工具。辽宁日报报道 “少开一天车，乘坐公交车，驾驶环保车，骑车……让自己更健康，让城市更宜居。”

2008年9月22日是“世界无车日”，辽宁省经济委员会与省财政厅、省政府机关事务管理局联合开展了以“骑车出行，健身节能”为主题的活动，旨在倡议广大市民“绿色出行”，节约能源。只有把节约能源变成每一个公民的自觉行动，节能减排工作才能真正取得实效。

原创试题

1. 自行车能够前进运动，是靠人用力踩动脚蹬来提供动力，驱动后轮转动产生摩擦力而形成。这个摩擦力是（）

A. 静摩擦力

B. 动摩擦力

C. 前轮受的是动摩擦力，后轮受的是静摩擦力

D. 前轮受的是静摩擦力，后轮受的是动摩擦力

2. 人骑自行车前行时，摩擦力是自行车前进的动力， 在很光滑的水平冰面上不足以产生摩擦力，则自行车难以前进。下列说法正确的是（）

A. 蹬自行车前进时，后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力

B. 后轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，前轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力

C. 蹬自行车前进时，前轮受到的摩擦力方向向前，是自行车前进的动力，后轮受到的摩擦力方向向后，是自行车前进的阻力

D. 自行车靠惯性前进时，前后轮受到的摩擦力方向均向后，这两个力均是自行车前进的阻力

3. 自行车上的红色尾灯，不仅为装饰，主要是为反光而用。白天，红色最醒目，很远的地方都能看见，提醒司机注意；晚上人们骑车时，后面或侧面驶来汽车，车灯光射到自行车尾灯上，反射回去，提醒司机注意。这种反射是（）

A. 镜面反射B. 全反射

C. 漫反射D. 不同型号的自行车反射情况不同

4. 新型变速自行车中，中轴链轮上有几个直径、齿数不同的齿盘，后轴飞轮也有几个直径、齿数不同的齿盘，选择不同齿数的齿轮，通过链条相连带动，后轮转动的快慢就改变了，称为变速车。在平直的公路上要使车速变快，下列做法正确的是（）

A. 中轴链轮与后轴飞轮都选用大轮

B. 中轴链轮与后轴飞轮都选用小轮

C. 中轴链轮选用大轮，后轴飞轮选用小轮

D. 中轴链轮选用小轮，后轴飞轮选用大轮

5. 自行车后轮的转动是通过链条把中轴和后轴上的链轮和飞轮相连带动，两轮每个齿与各链条间的孔对应，链轮转过一个齿，飞轮也一定转过一个齿。中轴上的脚蹬和中轴链轮，由于脚蹬半径大于中轴链轮半径，组成省力轮轴。后轴上的飞轮和后轮，由于飞轮齿轮半径小于后轮半径，组成费力轮轴。自行车上坡时为了省力，下列做法正确的是（）

A. 中轴链轮与后轴飞轮都选用大轮

B. 中轴链轮与后轴飞轮都选用小轮

C. 中轴链轮选用大轮，后轴飞轮选用小轮

D. 中轴链轮选用小轮，后轴飞轮选用大轮

6. 自行车通过链条把中轴上的链轮和后轴上的飞轮相连，两轮每个齿与各链条间的孔对应，链齿轮转过一个齿，飞轮也一定转过一个齿，绝不可能打滑。关于两轮的线速度和角速度，下列说法正确的是（）

A. 两轮缘上各点的线速度相同，角速度也相同

B. 两轮缘上各点的线速度相同，角速度不相同

C. 同一轮上各点的角速度不相同

D. 同一轮上各点的角速度相同

7. 质点是一理想模型，大的物体可以看成质点，小的物体并不一定能看成质点，下列说法中可以看成质点的情况是（）

A. 研究自行车100 km内的运动

B. 杂技表演中的自行车

C. 研究飞轮转动情况时的飞轮

D. 不论什么情况都不能将自行车看成质点

8. 自行车轮胎内气压过大、磨损过大或道路不平都容易造成爆胎。一自行车在如图1所示的道路上，由于道路不平发生了爆胎，根据物理知识判断，爆胎发生点最有可能是（）

A. a点B. b点

C. c点D. 没规律无法判断

9. 一杂技运动员骑电动自行车沿一竖直圆形轨道做特技表演，如图2所示。若车的速率恒为20 m/s，人与车的质量之和为200 kg，轮胎与轨道间的动摩擦因数为0.1，车通过最低点A时发动机的功率为12 kW，求车通过最高点B时发动机的功率。（取g=10 m/s²）

10. 一同学骑着自行车在水平路面上转半径为R的弯，人与车的总重量为M，车与地之间的摩擦因数为μ，为了不翻倒，求：

（1）自行车转弯的最大速度；

（2）自行车转弯的临界内倾角。

11. 一人骑着自行车在一宽阔的马路上匀速前行，突然发现前方有一队小学生横穿马路，试讨论骑车人急刹车好还是急转弯好？

12. 一汽车处于静止状态，车后相距s⁰=25 m处有一人骑自行车。当汽车启动以后以1 m/s²的加速度前进的同时，骑车人以6 m/s的速度追车，问：

（1）能否追上？若追不上，自行车与汽车间最小距离为多少？

（2）自行车以多大的速度匀速追赶才能追上？

13. 曾经流行过一种向自行车车头灯供电的小型交流发电机，图3甲为其结构示意图，图中N、S是一对固定的磁极，abcd为固定在转轴上的矩形线圈，转轴过ab边中点与bc边平行，它的一端有一半径r₀=1.0 cm的摩擦小轮，小轮与自行车的边缘相接触，如图3乙所示，当车轮转动时，因摩擦而带动小轮转动，从而使线圈在磁极间转动。设线圈N=800匝，每匝线圈面积为S=20 cm²，磁极间的磁场可视作匀强磁场，B=0.01 T，自行车车轮的半径R₁=35 cm，飞轮半径R₂=4.0 cm，中轴链轮半径R₃=10.0 cm。问：

（1）现从静止开始使链轮加速转动，链轮的角速度为多大时才能使发电机输出电压的有效值为U=3.2 V；

（2）若以输出电压的有效值为U=3.2 V时的角速度匀速转动，以线圈平面与场强平行时为计时起点，且ad边在左边，写出感应电动势的瞬时值表达式，并指出零时刻的电流方向。（假设摩擦小轮与车轮间无相对滑动）