一质量为m=4.0×103 kg,发动机额定功率为P=60kW的汽车从静止开始以a=0.5m/s2的加速度做匀

1个回答

  • 解题思路:(1)当汽车以额定功率做匀速运动时,速度最大,此时牵引力与阻力大小相等,由牵引力功率公式P=Fvm,求出阻力大小.汽车做匀加速直线运动过程中,由牵引力和阻力的合力产生加速度,根据牛顿第二定律求出牵引力.3s汽车的速度大小v=at,由P=Fv求解;

    (2)汽车做匀加速运动过程中,当汽车的实际功率达到额定功率时,匀加速运动结束,由P=Fv求出匀加速运动的末速度,由v=at公式求解匀加速运动的时间;

    (3)先求出汽车的速度为16m/s汽车的牵引力,再根据牛顿第二定律求解加速度.

    (1)汽车受到的阻力位f=0.1mg=4000N

    由牛顿第二定律可知

    F-f=ma

    F=f+ma=6000N

    2s末的速度为

    V=at1=0.5×2m/s=1m/s

    起动后2s末发动机的输出功率P=FV=6kW

    (2)汽车做匀加速运动过程中,当汽车的实际功率达到额定功率时,由P=Fv1

    匀加速运动的末速度v1=[P /F]=[60000/6000m/s=10m/s

    汽车做匀加速运动的时间t=

    V1

    a=

    10

    0.5s=20s

    (3)当牵引力等于阻力时速度达到最大

    P=fVmax

    Vmax=

    P

    f=

    60000

    4000m/s=15m/s

    (4)匀加速阶段前进的位移为

    x1=

    1

    2at2=

    1

    2×0.5×202=100m

    达到额定功率后运动的时间为t′=t-t=100s-20s=80s

    由动能定理可知

    Pt′-fx=

    1

    2

    mv2max−

    1

    2mv2

    x=

    Pt′−

    1

    2

    mv2max+

    1

    2mv2

    f]=

    60000×80−

    1

    2×4000×152+

    1

    2×4000×102

    4000m=1137.5m

    所以经历的总位移为

    X=x1+x=100m+1137.5m=1237.5m

    答:(1)起动后2s末发动机的输出功率6kw;

    (2)汽车做匀加速直线运动的时间是20s;

    (3)汽车在此路面上行驶的最大速度15m;

    (4)若汽车经过100s时间速度达到最大值,求这段时间内汽车前进的距离为1237.5m.

    点评:

    本题考点: 功率、平均功率和瞬时功率.

    考点点评: 本题是交通工具的启动问题,关键抓住两点:一是汽车运动过程的分析;二是两个临界条件:匀加速运动结束和速度最大的条件.