解题思路:(1)汽车先做匀加速直线运动,功率达到最大后,速度增大,牵引力减小,加速度减小,做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到零,做匀速直线运动.
(2)根据牛顿第二定律求出牵引力的大小,结合P=Fv求出匀加速运动的末速度,结合速度时间公式求出匀加速直线运动的时间.
(3)根据位移时间公式求出匀加速运动的位移,根据动能定理求出变加速运动的位移,从而得出总位移.
(1)汽车先做匀加速直线运动,接着做加速度逐渐减小的加速直线运动,最后做匀速直线运动.
(2)根据牛顿第二定律得:F-kmg=ma
解得牵引力为:F=kmg+ma=0.2×20000+2000×0.5N=5000N,
则匀加速运动的最大速度为:vm1=
P
F=
80000
5000=16m/s
则匀加速运动的时间为:t=
vm1
a=
16
0.5s=32s.
(3)匀加速运动的位移为:x1=
1
2at2=
1
2×0.5×322=256m,
汽车的最大速度为:vm=
P
f=
80000
0.2×20000=20m/s,
对于变加速运动,根据动能定理得:Pt2−μmgx2=
1
2mvm2−
1
2mvm12
t2=100-32s=68s,
代入数据解得:x2=1324m,
则有:x=x1+x2=256+1324m=1580m.
答:(1)汽车先做匀加速直线运动,接着做加速度逐渐减小的加速直线运动,最后做匀速直线运动.
(2)汽车做匀加速直线运动能够持续的时间为32s.
(3)汽车在100秒内的位移是1580m.
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.
考点点评: 本题考查了汽车的启动方式,理清汽车在整个过程中的运动规律,结合牛顿第二定律、动能定理和运动学公式综合求解,难度中等.