解题思路:(1)汽车速度最大时牵引力与阻力大小相等,根据P=Fv=fvmax求解;
(2)根据牛顿第二定律求出汽车匀加速运动时的牵引力F,再根据P=Fv求得匀加速运动的最大速度,由速度时间关系求解时间;
(3)根据功率表达式分析汽车速度和加速度的变化.
(1)匀速时速度最大,牵引力和阻力平衡,则此时汽车的最大速度为:
vmax=
P
F=
P
f
(2)根据牛顿第二定律,汽车匀速运动时的牵引力满足:
(F-f)=ma
匀加速运动时的牵引力为:F=ma+f
汽车匀加速运动的最大速度:
v′max=
P
F=
P
ma+f
根据速度时间关系有:
v′max=at
得汽车匀加速运动时间:t=
v′max
a=
P
ma2+fa
(3)根据P=Fv和a=
F−f
m得:
汽车的加速度a=
P
v−f
m,可知此后的运动汽车的加速度变小,最后变为零;速度不断增大,最后匀速.
答:(1)求汽车所能达到的最大速度vmax=[P/f]
(2)求汽车从一开始即以加速度a作匀加速运动,汽车能保持匀加速运动的最长时间tmax=
P
ma2+fa;
(3)汽车在tmax后,加速度逐渐减小直至为0和速度不断增加最后匀速运动.
点评:
本题考点: 功率、平均功率和瞬时功率;牛顿第二定律.
考点点评: 汽车在水平面上匀速运动时速度最大,此时牵引力与阻力平衡,这是解决本题的关键突破口.