Question

某課外實驗小組為探測一遙控電動小車的額定功率，進(jìn)行了如下實驗：（如圖一）

A．用天平測出電動小車的質(zhì)量為0.6kg；
B．將一長直導(dǎo)軌水平放在實驗桌上，電動小車、紙帶和打點計時器按如圖所示安裝；
C．接通打點計時器（打點周期為0.02s）；
D．啟動電動小車，使其以額定功率加速運動，達(dá)到最大速度一段時間后關(guān)閉小車電源，待小車靜止時再關(guān)閉打點計時器（在整個過程中小車所受的阻力可以認(rèn)為是恒定的）．在上述過程中，得到一條記錄紙帶，圖二中O點是打點計時器打的起始點，請分析本實驗并回答下列問題．
（1）該電動小車運動的最大速度為______m/s；
（2）關(guān)閉電源后小車的加速度大小為______m/s²；
（3）該電動小車運動過程中所受的阻力大小為______N；
（4）該電動小車的額定功率為______W．

Answer 1

（1）根據(jù)紙帶可知，當(dāng)所打的點點距均勻時，表示物體勻速運動，此時速度最大，故有：
v_m=

x

t

=

0.06

0.02×2

=1.5m/s
（2）從右端開始取六段位移，
根據(jù)勻變速直線運動的推論公式△x=aT²可以求出加速度的大小，
得：x₄-x₁=3a₁T²
x₅-x₂=3a₂T²
x₆-x₃=3a₃T²
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度，我們對三個加速度取平均值
得：a=

1

3

（a₁+a₂+a₃）=

(5.78+5.15+4.51)×0.01-(3.86+3.22+2.59)

9×(0.04)2

解得：a=4.0m/s²，
（3）根據(jù)牛頓第二定律有：f=ma，將m=0.6kg代入得：
f=0.6×4=2.4N．
（4）當(dāng)汽車達(dá)到額定功率，勻速運動時，F(xiàn)=f，P=Fv=fv_m，
代入數(shù)據(jù)解得：P=2.4×1.5=3.6W．
故答案為：（1）1.5
（2）4.0
（3）2.4
（4）3.6