解题思路:(1)当汽车的阻力等于牵引力时,速度达到最大;
(2)由牛顿第二定律求出加速度为0.5m/s2时牵引力,汽车匀加速运动时,其功率逐渐增大,当功率增大到等于额定功率时,匀加速运动结束,求出此时汽车的速度,根据速度时间公式即可求得时间.
(3)根据P=Fv求力F,根据牛顿第二定律求解加速度.
汽车运动中所受的阻力大小为:F′=0.1mg=0.1×5×103×10 N=5×103N
(1)当F=f时汽车速度最大,根据P=Fv=fv得最大速度为:
vm=
P
f=
60×103
5.0×103m/s=12m/s
(2)根据牛顿第二定律得:F-f=ma
得:F=f+ma=5000+5000×0.5N=7500N.
当功率达到额定功率时匀加速运动结束,由P=Fv得:
此时汽车速度为:v=
P
F=
60×103
7500m/s=8m/s
由v=at得匀加速运动能的时间为:t=
v
a=
8
0.5s=16s
(3)由P=Fv得速度为6m/s时汽车牵引力为:F′=
P
v′=
60×103
6N=1×104N
由牛顿第二定律得此时汽车加速度为:
a′=
F′−f
m=
1×104−5×103
5×103m/s2=1m/s2
答:(1)汽车能达到的最大速度是12m/s.
(2)若汽车保持0.5m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程能维持16s.
(3)汽车的加速度为1m/s2.
点评:
本题考点: 功率、平均功率和瞬时功率.
考点点评: 解决本题的关键知道当牵引力等于阻力时速度最大,以恒定加速度起动,当功率达到额定功率时,匀加速直线运动的速度最大.