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一小轿车从高为10 m、倾角为37°的斜坡顶端从静止开始向下行驶,当小轿车到达底端时进入一水平面,在斜坡底端115 m的地方有一池塘,发动机在斜坡上产生的牵引力为2×103 N,在水平地面上调节油门后,发动机产生的牵引力为1.4×104 N,小轿车的质量为2 t,小轿车与斜坡及水平地面间的动摩擦因数均为0.5(g取10 m/s2)。求:
(1)小轿车行驶至斜坡底端时的速度;
(2)为使小轿车在水平地面上行驶而不掉入池塘,在水平地面上加速的时间不能超过多少?(轿车在行驶过程中不采用刹车装置)

解:(1)小轿车在斜坡上行驶时,由牛顿第二定律得F1+mgsin37°-μmgcos37°=ma1
代入数据得a1=3 m/s2
由v12=2a1x1=2a1h/sin 37°
得行驶至斜坡底端时的速度v1=10 m/s
(2)在水平地面上加速时,由牛顿第二定律得F2-μmg=ma2
代入数据得a2=2 m/s2
关闭油门后减速μmg=ma3
代入数据得a3=5 m/s2
关闭油门时轿车的速度为v2
=x2,得v2=20 m/s
t==5 s,即在水平地面上加速的时间不能超过5 s
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