题目

碳纤维具有密度小、强度大等优点．如图所示的碳纤维山地自行车质量为15kg，人骑车时自行车的每个轮胎与地面接触面积约为20cm2， 取g=10N/kg．则： （1）山地自行车上一个质量为36g的碳纤维零件，其体积为20cm3， 则该碳纤维材料的密度多大？ （2）已知ρ水=1.0×103kg/m3，将质量7.2kg碳纤维实心圆柱体浸没在水中，其受到的浮力多大？ （3）当质量45kg的人骑该自行车在水平地面上行驶，对地面的压力和压强的大小分别多大？如图，处于匀强磁场中的两根光滑足够长、电阻不计的平行金属导轨相距L=1m，导轨平面与水平面成θ=30°角，上端连接阻值为R=2Ω的电阻．匀强磁场B=0.4T垂直于导轨平面向上．质量m=0.2kg、电阻r=1Ω的金属棒ab，以初速度v0=6m/s从导轨底端向上滑行，由于ab还受到一个平行于导轨平面的外力F的作用，做匀变速直线运动，加速度大小为a=3m/s2、方向平行于斜面向下．设棒ab与导轨垂直并保持良好接触，g=10m/s2．求：（1）棒ab开始运动瞬间，流过金属棒的电流方向，此时金属棒两端的电压U0以及电阻R消耗的电功率P0；（2）当棒ab离导轨底端S=4.5m时所施加外力F的大小和方向．