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1、选择题 对机车在水平路面上以恒定的加速度启动的过程,下列说法正确的是( )
A.机车先匀加速直线运动,达最大速度后匀速直线运动
B.机车先匀加速直线运动,达额定功率后,做加速度逐渐减小的加速运动,加速度减小为零后匀速直线运动。
C.匀加速运动过程机车的功率逐渐增大
D.机车的额定功率一定时,阻力越大机车的最大速度越大
参考答案:BC
本题解析:当功率增大到额定功率时随着速度的增大,加速度减小,汽车做加速度减小的变加速直线运动,A错;B对;由P=Fv,在匀加速阶段,牵引力不变,速度逐渐增大,功率逐渐增大,C对;当汽车的速度最大时有F=f,P=fvm,D错;
本题难度:简单
2、简答题 质量m为3×106kg的列车,在恒定的额定功率下,沿平直的轨道由静止开始出发,在运动的过程中受到的阻力Ff大小恒定,经过103s后速度达到最大行驶速度vm=20m/s,此时司机发现前方4×103m处的轨道旁山体塌方,便立即紧急刹车,刹车过程附加的制动力F’恒为9×104N.结果列车正好到达轨道毁坏处停下.求:
(1)刹车过程列车所受合力做功;
(2)整个行驶过程中列车所受的阻力Ff的大小;
(3)列车的额定功率;
(4)列车从出发到停下经过的总行程.
参考答案:(1)根据动能定理研究刹车过程得:
W合=0-12mvm2=-6×108J
(2)研究刹车过程,由运动学公式得:
a=v2m2x2=0.05m/s2
根据牛顿第二定律得:
Ff+F′=ma
Ff=6×104N
(3)当牵引力等于阻力时,火车速度达到最大值,
?所以可得:P额=Fvm=fvm=1.2×106 w
(4)从静止开始到达到最大速度的过程中运用动能定理得:
Pt-Ffx1=12mvm2-0
x1=1×104m
所以列车从出发到停下经过的总行程为x1+x2=1.4×104m
答:(1)刹车过程列车所受合力做功是-6×108J;
(2)整个行驶过程中列车所受的阻力Ff的大小为6×104N;
(3)列车的额定功率是1.2×106 w;
(4)列车从出发到停下经过的总行程是1.4×104m.
本题解析:
本题难度:一般
3、填空题 如图所示,一个与平台连接的足够长斜坡倾角θ=arcsin(1/30),一辆卡车的质量为1t.关闭发动机,卡车从静止开始沿斜坡滑下,最大速度可达120km/h,已知卡车运动过程中所受外界阻力与速度成正比,即f=kv.那么比例系数k=______N?s/m,当卡车以恒定功率P沿斜坡向上行驶,达到的最大速度可以为54km/h,当卡车开上平台后,继续保持此恒定功率行驶40s,重新匀速行驶,则卡车开上平台后到匀速行驶的过程中克服阻力所做的功W=______J.(g=10m/s2)
参考答案:(1)卡车沿斜面下滑时受到沿斜面向上的阻力,当汽车所受阻力与重力沿斜面向下的分力大小相等时,汽车具有最大速度,所以有:
mgsinθ=kvm
则根据题意有:k=mgsinθvm=10Ns/m
(2)汽车沿斜面向上行驶时,沿斜面方向受到向上的牵引力F和沿斜面向下的阻力f和沿斜面向下的重力分力mgsinθ,当汽车速度最大时有:
F=f+mgsinθ
根据题意有当汽车速度最大时汽车所受的阻力为:f=kvm
所以有汽车速度最大时的牵引力:F=kvm+mgsinθ
根据P=FV得此时汽车的功率:P=Fvm=kvm2+mgsinθvm=7250W.
卡车开上平台后,受牵引力和阻力作用,卡车先做加速度逐渐减小的加速运动,当汽车牵引力等于阻力时卡车做匀速直线运动,令此时卡车速度为v2
则根据题意有:此时卡车牵引力:F2=f2=kv2
卡车的功率:P=F2v2=kv22
故有:Pk=v22
卡车平台上运动40s的过程中对卡车使用动能定理有:
Pt+Wf=12mv22-12mv12
代入数据得:Wf=-4×103J
故克服阻力做功为4×103J
故答案为:10NS/m,4000J.
本题解析:
本题难度:一般
4、选择题 一个质量为1kg的物体,从10m高处以5m/s的速度竖直下落,不计空气阻力,则物体在0.8s末重力的瞬时功率为(g=10m/s2)( )
A.25W
B.40W
C.80W
D.100W
参考答案:C
本题解析:
本题难度:简单
5、计算题 汽车以速度v 沿倾角为θ的斜坡匀速上驶,如果保持功率不变,再以大小为3v 的速度在这个斜坡上匀速下驶,求汽车与斜坡间的动摩擦因数.
参考答案:解:设动摩擦因数为μ,
上驶过程,牵引力
,
下驶过程,牵引力
联立以上两个方程?可解得μ=2tanθ.
本题解析:
本题难度:一般