题目内容

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地面上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过数据处理得到如图12所示的vt图象(除2s~10s时间段图象为曲线外,其余时间段图象均为直线),已知在小车的运动过程中,2~14s时间内小车牵引力的功率保持不变,14s末停止遥控让小车自由滑行,小车的质量m=1.0kg,可以认为小车在整个过程中受到的阻力大小不变。求:

(1)小车所受阻力,的大小;

(2)小车匀速行驶阶段的功率P;

(3)小车在加速运动过程中的位移s大小。                                   

 


解(1)在14 s末撤去牵引力后,小车只在阻力f作用下做匀减速运动,设其加速度大小为a4

由图象可得    a4=1.5 m/s2       (1分)

由牛顿第二定律得   fma4=1.5N       (2分)

(2)小车在10 s~14 s阶段内做匀速运动,设牵引力为F3

由平衡条件得   F3f     (1分)

由图象可知vm=6 m/s        (1分)

∴由功率公式PF3vm=1.5×6W=9W    (2分)

(3)小车的加速运动过程可以分为匀加速和变加速两段,对应的位移分别设为s1s2,设在第一段内内的加速度大小为a1

    (1分)

s1a1t12=3m      (1分)

(直接写出给2分)

在第二段内由动能定理可得Pt2t1)-fs2mvm2mv12  (3分)

代入解得s2=39m,ss1s2=42 m   (2分)

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