额定功率为80KW的汽车,在平直公路上行驶的最大速度是20m/s,汽车的质量是2t

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  • 首先说明,题目中有两点不太明确:

    ①“平直公路上行驶的最大速度是20m/s”意思是不是汽车满功率行驶(80kW)所能达到的最大速度?(设为V2).如果是,那么此时汽车的功率都应消耗在阻力上,且汽车匀速运动.

    ②汽车开始时,功率小于额定功率80kW.汽车达到一定速度V1时,加速力与阻力的和再乘以速度正好等于额定功率(80kW).此后汽车不能再以2m/s^2加速度行驶,但还可以变加速运动行驶,保持着80kW的功率,直到速度达到V2=20m/s.

    如果上面两点推断成立,好,

    设阻力为F,依假设①,据功率P=FV,阻力F=P/V2=80kW/20m/s=4000N.

    在开始的匀加速段,据牛顿定律,汽车加速所需的力T=ma=2000kg*2m/s^2=4000N

    那么:(F+T)*V1=P,V1=P/(F+T)=80kW/(4000N+4000N)=10m/s

    ∴汽车从静止到V1之间,一直做匀加速直线运动,所用时间t1=V1/a=5s

    路程S1=1/2*a*t1^2=25m【注意:此段内汽车实际功率小于额定功率80】

    之后的时间内25s,汽车一直以80kW的功率行驶,V2=20,t2=25;

    设25s的路程为s2,s2内,发动机做正功,阻力做负功,汽车动能增加,符合动能定理:

    正功W1=P*t2=80kW*25s=2000000J,

    负功W2=F*s2

    动能增加ΔE=1/2m*V1^2-1/2m*V2^2=300000J

    W1-W2=ΔE

    ∴s2=(2000000-300000)/4000=425m

    ∴总路程为S=S1+S2=25+425=450m