20.額定功率為80kW,質(zhì)量為2×103kg的汽車在平直公路上行駛.假設(shè)汽車在運動過程中所受阻力大小恒為f=4.0×103N,g=10m/s2,求:
(1)汽車所能達到的最大速度v;
(2)如果汽車以2m/s2的加速度勻加速行駛,則汽車勻加速行駛能維持多長時間;
(3)如果汽車從靜止駛出,先以2m/s2的加速度勻加速至額定功率,再保持功率不變加速到最大速度,共經(jīng)歷20s,則此過程中汽車行駛的距離為多少.

分析 (1)汽車先做勻加速直線運動,當功率達到額定功率,做加速度逐漸減小的加速運動,當加速度減小到零,速度達到最大,做勻速直線運動.
(2)根據(jù)牛頓第二定律求出勻加速直線運動過程中的牽引力,再根據(jù)P=Fv求出勻加速直線運動的末速度,從而得出勻加速直線運動的時間;
(3)由勻變速直線運動的位移公式求出汽車勻加速的位移,然后應(yīng)用動能定理可以求出汽車以額定功率行駛的位移,然后求出總位移.

解答 解:(1)汽車勻速行駛時速度最大,由平衡條件得:F=f=4.0×103N,
汽車的最大速度:v=$\frac{P}{F}$$\frac{80×1{0}^{3}W}{4×1{0}^{3}N}$=20m/s;
(2)汽車勻加速運動過程,由牛頓第二定律的:
F1-f=ma,解得:F1=f+ma=4×103+=2×103×2=8×103N,
汽車勻加速結(jié)束的速度:v1=$\frac{P}{{F}_{1}}$=$\frac{80×1{0}^{3}W}{8×1{0}^{3}N}$=10m/s,
汽車勻加速的時間:t1=$\frac{{v}_{1}}{a}$=$\frac{10}{2}$=5s;
(3)汽車勻加速運動的位移:x1=$\frac{1}{2}$at12=$\frac{1}{2}$×2×52=25m,
汽車以額定功率行駛過程,由動能定理得:
P(t-t1)-fx2=$\frac{1}{2}$mv2-$\frac{1}{2}$mv12,代入數(shù)據(jù)解得:x2=225m,
汽車的總位移:x=x1+x2=250m;
答:(1)汽車所能達到的最大速度v為20m/s.
(2)如果汽車以2m/s2的加速度勻加速行駛,汽車勻加速行駛能維持5s;
(3)此過程中汽車行駛的距離為250m.

點評 解決本題的關(guān)鍵會根據(jù)汽車的受力判斷其運動情況,汽車汽車先做勻加速直線運動,當功率達到額定功率,做加速度逐漸減小的加速運動,當加速減小到零,速度達到最大,做勻速直線運動.

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A.整個過程中地面對滑梯的支持力始終等于該小孩和滑梯的總重力,地面對滑梯始終無摩擦力作用
B.動摩擦因數(shù)滿足μ12=2tanθ
C.該小孩在AB和BC兩段運動的時間相等,平均速度也相等
D.AB段與BC段小孩受的摩擦力做功的平均功率相等

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