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1、计算题 汽车发动机的功率为60kW,汽车的质量为4t,当它行驶在坡度为0.02的长直公路上时,所受阻力为车重的0.1倍(g取10m/s2),问:
(1)汽车所能达到的最大速度vmax多大?
(2)若汽车从静止开始以0.6m/s2的加速度作匀加速直线运动,则此过程能维持多长时间?
(3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时,汽车做功多少?
(4)在10s末汽车的即时功率为多大?
参考答案:(1)汽车所能达到的最大速度vmax多大为12.5m/s;
(2)若汽车从静止开始以0.6m/s2的加速度作匀加速直线运动,则此过程能维持14s;
(3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时,汽车做功为4.2×105J;
(4)在10s末汽车的即时功率为43200W.
本题解析:(1)当牵引力等于阻力时,速度达到最大值,根据P=Fv即可求得最大速度;
(2)汽车匀加速直线运动时,牵引力不变,当功率达到最大功率时,匀加速运动就结束了,求出此时的速度,由速度公式可以求得运动的时间;
(3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时,汽车做功W=Fs.
(4)求出10s末的速度和牵引力F,根据P=Fv即可求解.
(1)最大速度为vm=
=
m/s=12.5m/s
(2)设0.6 m/s2加速度运动的最大速度设为v"则由牛顿第二定律得:
﹣0.02mg=ma
解得v′=
=
m/s
这一过程能维持的时间为t=
=14s
(3)汽车匀加速行驶的速度达到最大值时,x=
=58.8m
W=Fs=
x=7200×58.8J=4.2×105J
(4)10s<14s
所以10s末汽车做匀加速直线运动,v=at=0.6×10m/s=6m/s
F=ma+f+0.02mg=7200N
p′=Fv=7200×6W=43200W
点评:本题考查的是机车启动的两种方式,即恒定加速度启动和恒定功率启动.要求同学们能对两种启动方式进行动态分析,能画出动态过程的方框图,公式p=Fv,p指实际功率,F表示牵引力,v表示瞬时速度.当牵引力等于阻力时,机车达到最大速度vm
本题难度:简单
2、简答题 在倾角为θ的斜坡公路上,一质量m=10t的卡车从坡底开始上坡.经时间t=50s,卡车的速度从v1=5m/s均匀增加到v2=15m/s.已知汽车在运动时受到的摩擦及空气阻力恒为车重的k倍(k=0.05),sinθ=
,取g=10m/s2,求:
(1)这段时间内汽车发动机的平均功率;
(2)汽车发动机在30s时的瞬时功率.
参考答案:(1)t时间内卡车发生的位移s=v1+v22t=500m…①
汽车运动时受空气及摩擦阻力Ff=kmg…②
整个过程中根据动能定理得:.Pt-(mgsinθ+Ff)s=12mv22-12mv21…③
由①②③解得.P=120kW
(2)汽车发动机的牵引力F=.P.v
30s末汽车的瞬时速度a=v2-v1t
v3=v1+at3
所以P3=Fv3=132kW
答:(1)这段时间内汽车发动机的平均功率为120kW;
(2)汽车发动机在30s时的瞬时功率为132kW.
本题解析:
本题难度:一般
3、选择题 一辆汽车在平直公路上以恒定功率加速行驶,行驶过程中受到的阻力不为零,则下列说法正确的是?(?)
A.速度增量与加速时间成正比
B.动能增量与加速时间成正比
C.能达到的最大速度与阻力成反比
D.加速度与牵引力成正比
参考答案:C
本题解析:由
可知,速度增大时,牵引力减小,又加速度
减小,因此速度增量和动量增量不能与加速度成正比关系,AB错;达到最大速度时
,功率恒定时,最大速度与阻力成反比,C正确;加速度也不与牵引力成正比,D错。考查汽车在恒定功率情况下的加速运动,涉及牛顿第二定律、功率等知识点,中等难度。
本题难度:简单
4、选择题 如图所示,一物体在水平力F1作用下,在水平面上做速度为v1的匀速运动,F1的功率为P0,若该物体在斜向上的力F2作用下,在同一水平面上做速度为v2的匀速运动,F2的功率也为P0,则下列说法中正确的是( )
A.F2可能小于F1
B.F2可能等于F1
C.v1一定小于v2
D.v1可能小于v2