1.
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变速自行车
图甲中的变速自行车在选择不同的挡位时，链条会调整到相应挡位的后齿轮上。低挡位时，链条调整到半径较大的后齿轮上；高挡位时，链条调整到半径较小的后齿轮上。前齿轮、曲柄和脚踏板构成一个杠杆结构，动力是人给脚踏板的蹬力，阻力是链条对前齿轮的拉力，动力臂是曲柄的长度（前齿轮的轴心到脚踏板的距离），阻力臂是前齿轮半径。后齿轮和后车轮构成另一个杠杆结构，动力是链条对后齿轮的拉力，阻力是地面给后车轮的阻力，动力臂是后齿轮半径，阻力臂是后车轮半径。骑行时，踩脚踏板一圈，前齿轮跟着转动一圈，带动链条转动的长度为前齿轮的周长；链条带动后齿轮转动，后齿轮的半径越小，它转的圈数就越多；后齿轮又带动后车轮转动，它们转动的圈数保持一致。因此，后齿轮越小，脚踩一圈，后车轮转动的圈数越多，即自行车前进的距离越长。在爬坡时自行车受到的阻力较大，而在下坡时自行车受到的阻力较小，为了达到更好的骑行体验，变速自行车可以通过调节不同的“挡位”来应对不同的路面情况。
(1)
相同情况下，曲柄长度较时，骑车人会感到更省力。
(2)
持续匀速蹬踏变速系统如甲图所示的自行车时，在相同时间内___________。
A.
链条和脚踏板转过的长度总是相等的
B.
链条和后车轮转过的长度总是相等的
C.
后车轮转动圈数大于脚踏板转动圈数
D.
前齿轮转动圈数等于后齿轮转动圈数
(3)
为了在平整的路面上骑得快些，应将链条切换至半径较的后齿轮上。
(4)
自行车在水平路面上行驶时，后车轮受到地面阻力为40N，后车轮半径约为40cm，链条切换在半径为8cm的后齿轮上，前齿轮半径为12cm，曲柄的长度为24cm。则该自行车匀速行驶时，人蹬车的力至少应为N。
(5)
图乙为某变速自行车驱动系统，前后各有3个齿轮组成。前面较小的两个齿轮和后面较大的两个齿轮分别相同，该自行车最多具有种不同的档位骑行体验。
【考点】
杠杆的平衡条件;
杠杆的平衡分析法及其应用;
杠杆中最小力的问题;
能力提升
