解题思路:这题考的知识点是汽车的两种启动方式,恒定加速度启动和恒定功率启动.本题属于恒定加速度启动方式,由于牵引力不变,根据p=Fv可知随着汽车速度的增加,汽车的实际功率在增加,此过程汽车做匀加速运动,当实际功率达到额定功率时,功率不能增加了,要想增加速度,就必须减小牵引力,当牵引力减小到等于阻力时,加速度等于零,速度达到最大值.求3s末的瞬时功率,首先要知道3s末时汽车是否还处于匀加速直线运动的状态.
(1)当阻力等于牵引力时,汽车达到最大速度,
所以Ff=
p
vm=4000N
(2)根据牛顿第二定律得:[P
V1−Ff=ma
解得 V1=10m/s
根据V1=at1
解得t1=5s
V2=at2=6m/s
所以3s末时汽车还在匀加速运动状态
所以
p2
v2−Ff=ma
解得p2=48kw
(3)汽车在匀加速运动过程中位移为:x=
1/2at2=25m
牵引力为:F=
P
V1=8000N
所以牵引力做的功为 W=Fx=2.0×105J
答:(1)汽车所受的恒定阻力为4000N;
(2)3s末汽车的瞬时功率为48kW;
(3)汽车在匀加速运动过程中牵引力所做的功为2.0×105J.
点评:
本题考点: 功率、平均功率和瞬时功率;匀变速直线运动的位移与时间的关系;牛顿第二定律.
考点点评: 本题考查的是机车启动的两种方式,即恒定加速度启动和恒定功率启动.要求同学们能对两种启动方式进行动态分析,能画出动态过程的方框图,公式p=Fv,p指实际功率,F表示牵引力,v表示瞬时速度.当牵引力等于阻力时,机车达到最大速度vmax=P额f]