题目内容
【题目】某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究.他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为v﹣t图象,如图所示(除2s﹣10s时间段图象为曲线外,其余时间段图象均为直线).已知在小车运动的过程中,2s﹣14s时间段内小车的功率保持不变,在14s末停止遥控而让小车自由滑行,小车的质量为1.0kg,可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变.求:
(1)小车所受到的阻力大小;
(2)小车匀速行驶阶段的功率;
(3)小车在整个运动过程中位移的大小.
【答案】(1)f=1.5N (2)P=9w (3)S=42m
【解析】试题分析:(1)根据14s~18s内做匀减速直线运动求出运动的加速度,再根据牛顿第二定律求出阻力的大小.
(2)在10~14s内,小车做匀速直线运动,牵引力等于阻力,根据P=Fv=fv求出小车匀速行驶的功率.
(3)0~2s内小车做匀加速直线运动,根据运动学公式求出0~2s内的位移,2~10s内做变加速直线运动,根据动能定理求出变加速直线运动的位移,再求出匀速和匀减速直线运动的位移,从而得出总位移.
解:(1)在14s~18s时间段加速度
a===﹣1.5m/s2 (负号表示方向)
Ff=ma=1.0×1.5N=1.5N
(2)在10~14s内小车作匀速运动,牵引力F=Ff
P=Fv=1.5×6W=9W
(3)0~2s内x1=×2×3m=3m
2s﹣10s内根据动能定理
Pt﹣Ffx2=mv2﹣
解得 x2=39m
匀速直线运动的位移大小x3=vt3=6×4m=24m
匀减速直线运动的位移大小
整个过程中运动的位移x=x1+x2+x3+x4=78m.
答:(1)小车所受到的阻力大小为1.5N.
(2)小车匀速行驶阶段的功率为9W.
(3)小车在整个运动过程中位移的大小为78m.