汽车在水平直线公路上行驶,额定功率为P=80kW,汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2×103N,汽车的质量M=2.0×10

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  • 解题思路:(1)汽车先做匀加速直线运动,当功率达到额定功率,做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到零,速度达到最大,做匀速直线运动.

    (2)根据牛顿第二定律求出匀加速直线运动过程中的牵引力,再根据P=Fv求出匀加速直线运动的末速度,从而得出匀加速直线运动的时间.

    (3)当汽车以额定功率做匀速运动时,速度最大,此时牵引力与阻力大小相等,由牵引力功率公式P=Fvm,求出阻力大小.汽车做匀加速直线运动过程中,由牵引力和阻力的合力产生加速度,根据牛顿第二定律求出牵引力.汽车的速度大小v=at,由P=Fv求解汽车从静止开始做匀加速直线运动,.

    (4)判断20m/s是处于匀加速直线运动阶段还是变加速直线运动阶段,求出牵引力,根据牛顿第二定律求出加速度.

    (1)汽车达到最大速度时,匀速运动,牵引力为:F=f

    由P=F•v,得:vm=

    P

    f=

    80000

    2000=40m/s

    (2)由牛顿第二定律有:F1-f=ma

    解得:F1=2000+2000×1=4000N

    由P=F1vt得:vt=

    80000

    4000=20m/s

    由匀变速运动规律有:vt=at

    可得匀加速过程所用的时间:t=

    vt

    a=

    20

    1=20s

    (3)当vt=5 m/s时,vt<vt

    故汽车仍做匀加速运动.

    得:P2=F1vt=4000×5=20kW

    (4)当vt′=25 m/s时,由于vt′>vt

    故汽车不做匀加速运动了,但功率仍为额定功率,

    由P=Ft′vt′有:Ft′=

    80000

    25=3200N

    又由:Ft′-f=ma′

    可得:a′=

    3200−2000

    2000=0.6m/s2

    答:(1)汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度40m/s;

    (2)匀加速运动能保持20s时间;

    (3)当汽车的速度为5m/s时的瞬时功率为20kw;

    (4)当汽车的速度为20m/s时的加速度为0.6m/s2

    点评:

    本题考点: 功率、平均功率和瞬时功率.

    考点点评: 解决本题的关键会根据汽车的受力判断其运动情况,汽车汽车先做匀加速直线运动,当功率达到额定功率,做加速度逐渐减小的加速运动,当加速减小到零,速度达到最大,做匀速直线运动.本题是交通工具的启动问题,关键抓住两点:一是汽车运动过程的分析;二是两个临界条件:匀加速运动结束和速度最大的条件.