1、简答题 质量为?m的汽车,发动机的额定功率为P,若汽车在平直公路上行驶时所受阻力的大小恒为f,试求:
(1)汽车在平直公路上行驶的最大速度vm为多少?
(2)如果汽车以额定功率在平直公路上行驶,当汽车的速度为v(v<vm)时,其加速度ax为多少?
(3)若汽车由静止开始,以大小为a的加速度在平直公路上做匀加速直线运动,t秒末发动机的实际功Px为多少?
参考答案:(1)汽车在平直公路上行驶的最大速度为vm=Pf?
(2)当汽车的速度为v时,其牵引力为F0=Pv
根据牛顿第二定律,有F0-f=max
解得此时汽车的加速度为ax=Pv-fm
(3)当汽车以大小为a的加速度开始做匀加速直线运动后,其牵引力为
F=f+ma
汽车以大小为a的加速度做匀加速直线运动的最大速度为
v=Pf+ma
汽车以大小为a的加速度做匀加速直线运动的最长时间为
tm=va=Pa(f+ma)
当t<Pa(f+ma)时,t秒末发动机实际功率为
Px=(F+ma)at
当t≥Pa(f+ma)时,t秒末发动机实际功率为
Px=P
答:(1)汽车在平直公路上行驶的最大速度vm为Pf;
(2)如果汽车以额定功率在平直公路上行驶,当汽车的速度为v(v<vm)时,其加速度ax为Pv-fm;
(3)当t<Pa(f+ma)时,t秒末发动机实际功率为Px=(F+ma)at;
当t≥Pa(f+ma)时,t秒末发动机实际功率为Px=P
本题解析:
本题难度:一般
2、计算题 在如图所示的竖直平面内,物体A和带正电的物体B用跨过定滑轮的绝缘轻绳连接,分别静止于倾角θ=37°的光滑斜面上的M点和粗糙绝缘水平面上,轻绳与对应平面平行.劲度系数k=5 N/m的轻弹簧一端固定在O点,一端用另一轻绳穿过固定的光滑小环D与A相连,弹簧处于原长,轻绳恰好拉直,DM垂直于斜面.水平面处于场强E=5×104 N/C、方向水平向右的匀强电场中.已知A、B的质量分别为mA=0.1 kg和mB=0.2 kg,B所带电荷量q=+4×10-6 C.设两物体均视为质点,不计滑轮质量和摩擦,绳不可伸长,弹簧始终在弹性限度内,B电荷量不变.取g=10 m/s2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8.

(1)求B所受静摩擦力的大小;
(2)现对A施加沿斜面向下的拉力F,使A以加速度a=0.6 m/s2开始做匀加速直线运动.A从M到N的过程中,B的电势能增加了ΔEp=0.06 J.已知DN沿竖直方向,B与水平面间的动摩擦因数μ=0.4.求A到达N点时拉力F的瞬时功率.
参考答案:(1)0.4 N (2) 0.258 W
本题解析:A、B处于静止状态时,对于A、B根据共点力的平衡条件解决问题;当A、B做匀加速直线运动时,根据运动学公式、牛顿第二定律和功能关系解决问题.
(1)F作用之前,A、B处于静止状态.设B所受静摩擦力大小为Ff0,A、B间绳中张力为FT0,有
对A:FT0=mAgsin θ ①
对B:FT0=qE+Ff0?②
联立①②式,代入数据解得Ff0=0.4 N.③
(2)物体A从M点到N点的过程中,A、B两物体的位移均为x,A、B间绳子张力为FT,有
qEx=ΔEp?④
FT-μmBg-qE=mBa?⑤
设A在N点时速度为v,受弹簧拉力为F弹,弹簧的伸长量为Δx,有
v2=2ax ⑥
F弹=k·Δx?⑦
F+mAgsin θ-F弹sin θ-FT=mAa?⑧
由几何关系知Δx=
?⑨
设拉力F的瞬时功率为P,有P=Fv⑩
联立④~⑩式,代入数据解得
P=0.528 W.
本题难度:一般
3、选择题 如图所示,A、B、C三球的质量均为m,轻质弹簧一端固定在斜面顶端、另一端与A球相连,A、B间固定一个轻杆,B、C间由一轻质细线连接.倾角为θ的光滑斜面固定在地面上,弹簧、轻杆与细线均平行于斜面,初始系统处于静止状态,细线被烧断的瞬间,下列说法正确的是( )
A.B球的受力情况未变,加速度为零
B.A、B两个小球的加速度均沿斜面向上,大小均为
gsinθ
C.A、B之间杆的拉力大小为2mgsinθ
D.C球的加速度沿斜面向下,大小为2gsinθ