微山湖国家湿地公园（如图），是亚洲最大的草甸型湖泊湿地，国家AAAA级旅游景区，有“亚洲第一湿地”之称．这里秀美迷人的风光吸引了众多的山地车爱好者的到来．请完成以下问题：

Question

微山湖国家湿地公园（如图），是亚洲最大的草甸型湖泊湿地，国家AAAA级旅游景区，有“亚洲第一湿地”之称．这里秀美迷人的风光吸引了众多的山地车爱好者的到来．请完成以下问题：

（1）小亮骑着一辆山地车在平直公路上匀速行驶500m，所用时间是100s，假设自行车在行驶过程中受到的阻力是40N，在这段过程中，小亮的功率是多少？
（2）若小亮和山地车的总重是600N，每个车胎与地面的接触面面积是20cm²，小亮在骑行过程中，山地车对地面的压强是多少？
（3）若让你设计制造强度高并且轻便的山地车，你选择表中的哪种材料？若车架所用材料体积约为3×l0^-3m³，车架的质量是多大？

材料 技术指标	锰钢	铝合金	钛合金	碳纤维
性能（强度）	强	较弱	较强	强
密度（kg/m3）	7.9×103	3.0×103	4.5×103	1.6×103

Answer 1

（1）由题知，赛车在平直公路上匀速行驶，
所以小亮的动力：F=F_阻=40N，
小亮做功：W=Fs=40N×500m=2×10⁴J，
小亮做功功率：P=(W)/(t)=(2×104J)/(100s)=200W；
（2）对地面压力：F′=G_总=600N，
受力面积：S=2×20cm²=40cm²=4×10^-3m²，
所以山地车对地面的压强：p=(F′)/(S)=(600N)/(4×10-3m2)=1.5×10⁵Pa．
（3）车架设计要求强度高并且轻便的山地车，
所以，所以应选强度高并且密度小的材料，由表格数据可知，应选择碳纤维；
根据ρ=(m)/(V)可得车架的质量：
m=ρ_碳纤维V=1.6×10³kg/m³×3×10^-3m³=4.8kg．
答：（1）小亮的功率是1.2×10³W；
（2）小亮在骑行过程中，山地车对地面的压强为1.5×10⁵Pa；
（3）应选择表中的碳纤维；若车架所用材料体积约为3×l0^-3m³，车架的质量是4.8kg．