解题思路:(1)(2)求在2~10s内小车的牵引力的功率,需要知道物体所受的摩擦阻力f,根据P=fvmax即可求得牵引力的功率.(2)要求小车在14s内摩擦阻力所做的功,应该分段求解,其中在0~2s内可用w=fs计算,10~14s内的功也要用w=fs计算,但2~10s内的功只能用动能定理进行计算,原因在2~7s内物体做变加速运动,所以无法求出在该段时间内物体的位移.
(1)在7~10s内小车匀速运动故F=f,所以P=Fv=fvmax=8f,
而在0~2s内小车的加速度a=[△v/△t=
4
2]=2m/s2,
根据牛顿第二定律可知:F合=ma,
即F-f=ma,
所以:F=f+ma=f+1×2=f+2,
故在t=2s时有:P=(f+2)×4,
由于在2~10s内牵引力的功率保持不变,
所以f×8=(f+2)×4,
解得:f=2N.
(2)t=10s时牵引力的功率P=Fv=2×8=16W;
(3)摩擦力在0~2s内所做的功为:W1=-fx1=-2×[4×2/2]=-8J,
根据动能定理2~10s对小车有:P△t+W2=
1
2mv2−
1
2mv22,
解得:W2=-P△t+
1
2mv2−
1
2mv22=-16×8+[1/2]×1×(64-16)=-128+24=-104J,
在10~14s时间内小车做匀减速运动,其加速度a′=[f/m=
−2
2]=-1m/s2,
所以在t=14s时物体的速度v3=0,
故在10~14s内阻力对小车所做的功为:W3=-2×
8+0
2×4=-32J,
故0~14s内摩擦阻力对小车所做的功为:W=W1+W2+W3=-8-104-32=-144J.
答:(1)小车所受的阻力为2N;(2)小车在2-10s内牵引力的功率为16W;(3)小车在14s内阻力f做的功为-144J.
点评:
本题考点: 动能定理的应用;匀变速直线运动的图像.
考点点评: 本题首先考查理解速度图象的能力,其次考查根据图象的信息研究物体运动情况,应用动能定理求解变速运动中变力做功的能力,难度适中.