解题思路:(1)当牵引力F大小等于阻力f时,汽车的加速度a=0,速度达到最大值vm,根据公式P=Fv,可得出汽车最大速度vm.
(2)由牛顿第二定律求出加速度为2m/s2时牵引力,根据功率与牵引力的关系即可求得速度;
(3)根据牛顿第二定律求出牵引力的大小,当功率达到额定功率时,匀加速直线运动的速度最大,根据P=Fv求出匀加速直线运动的最大速度,根据v=at求出匀加速直线运动的时间.
(1)当牵引力等于阻力时速度最大.
根据P=Fvm=fvm得,vm=
Pe
f=
90000
0.05×6000×10m/s=30m/s
(2)设当汽车的加速度为2 m/s2时牵引力为F1,由牛顿第二定律得 F1-f=ma1
得F1=f+ma1=0.05×6×103×10N+6×103×2 N=1.5×104N
汽车的速度为v=
Pe
F1=
90000
15000m/s=6m/s
(3)根据牛顿第二定律得,F2-f=ma2,
得F2=f+ma2=0.05×6×103×10N+6×103×0.5 N=6×103N
则匀加速直线运动的最大速度v′m=
Pe
F2=
90000
6000m/s=15m/s.
经历时间为:t=
vm′
a2=
15
0.5s=30s.
答:(1)若汽车始终保持额定的功率不变,能达到的最大速度是30m/s;
(2)若汽车始终保持额定的功率不变,当汽车的加速度为2m/s2时,汽车的速度为6m/s;
(3)若汽车以2m/s2的加速度从静止开始匀加速启动,匀加速的时间为30s.
点评:
本题考点: 功率、平均功率和瞬时功率.
考点点评: 解决本题的关键会根据汽车的受力情况判断运动情况.知道在水平面上行驶当牵引力等于阻力时,速度最大.