题目内容
【题目】如图所示是公路上的“避险车道”,车道表面是粗糙的碎石,其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险.质量m=2.0×103kg的汽车沿下坡行驶,当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力,此时速度表示数v1=36km/h,汽车继续沿下坡匀加速直行l=350m、下降高度h=50m时到达“避险车道”,此时速度表示数v2=72km/h.
(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量;
(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力;
(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17°,汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍,求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin17°≈0.3).
【答案】(1)3.0×105J;(2)2.0×103N.(3)33.3m.
【解析】
(1)已知汽车的质量、初速度和末速度,汽车动能的变化量等于末动能减至初动能,由动能的计算式解答.
(2)对于下坡过程,据动能定理求汽车所受的阻力.
(3)对于汽车在“避险车道”上运动的过程,运用动能定理求最大位移.
(1)从发现刹车失灵至到达“避险车道”的过程汽车动能的变化量为:
已知,,代入上式解得:
(2)由动能定理得:
,
代入数据解得:
(3)设向上运动的最大位移为.由动能定理得:
代入数据解得:
答:(1)从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量是3.0×105J;
(2)汽车在下坡过程中所受的阻力是2.0×103N.
(3)汽车在“避险车道”上运动的最大位移是33.3m.
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