汽车发动机的功率为60kW,汽车的质量为4t,当它行驶在坡度为0.02(sinα=0.02)的长直公路上时,如图所示,所

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  • 解题思路:(1)当汽车加速度为零时,达到的速度最大.根据平衡条件得到牵引力,由功率公式P=Fv求解最大速度.

    (2)对于匀加速直线运动过程,根据牛顿第二定律求出汽车的牵引力,从而根据功率的公式求出匀加速直线运动的末速度,通过速度时间公式求出匀加速直线运动的时间.

    (1)汽车在坡路上行驶,所受阻力 Ff=kmg+mgsinα=4000N+800N=4800N.

    当汽车加速度为零时,达到的速度最大,此时有 F=Ff时,

    由发动机的功率 P=F•vm=Ff•vm,所以

    vm=[P/kmg+mgsinα]=

    60×103

    4800m/s=12.5m/s.

    (2)汽车从静止开始,以a=0.6 m/s2匀加速行驶,根据牛顿第二定律得:

    F′-Ff=ma,

    所以牵引力 F′=ma+kmg+mgsinα═4×103×0.6 N+4800N=7.2×103N.

    保持这一牵引力,当汽车的实际功率等于额定功率时,匀加速运动的速度达到最大,设匀加速行驶的最大速度为vm′,

    则有 vm′=[P/F′]=

    60×103

    7.2×103m/s=8.33 m/s.

    由运动学规律得:匀加速行驶的时间为:t=

    vm′

    a=[8.33/0.6]s=13.9s

    答:

    (1)汽车所能达到的最大速度vm为12.5m/s.

    (2)若汽车从静止开始以0.6m/s2的加速度做匀加速直线运动,则此过程能维持13.9s时间.

    点评:

    本题考点: 牛顿第二定律;匀变速直线运动的速度与时间的关系;匀变速直线运动的位移与时间的关系;功率、平均功率和瞬时功率.

    考点点评: 本题考查机车的启动问题,关键理清汽车在整个过程中的运动情况,结合功率的公式,以及牛顿第二定律和运动学公式进行求解.