题目内容

13.一辆汽车质量为1×103 kg,最大功率为2×104W,在水平路面上由静止开始做直线运动,最大速度为υ2,运动中汽车所受阻力恒定.发动机的最大牵引力为3×103N,其行驶过程中牵引力F与车速的倒数$\frac{1}{v}$的关系如图所示.下列判断错误的是(  )
A.汽车先做匀速运动,再做加速运动
B.最大速度大小为20m/s
C.整个过程中最大加速度为2m/s2
D.汽车速度为10m/s时发动机的功率为20kW

分析 汽车从A到B牵引力不变,做匀加速直线运动,从B到C图线的斜率不变,知功率不变,做加速度减小的加速运动,到达C点速度达到最大

解答 解:A、$\frac{1}{v}$越大,汽车的速度v越小,$\frac{1}{v}$越小,汽车的速度v越大,AB段汽车的牵引力不变,汽车所受合力不变,由牛顿第二定律可知,汽车的加速度不变,汽车做匀加速直线运动,BC段图线的斜率表示汽车的功率,功率不变,可知汽车达到额定功率,当速度增大,牵引力减小,则加速度减小,汽车做加速度减小的加速运动,当汽车所示合力为零时做匀速直线运动,由此可知,汽车先做匀加速直线运动,后做加速度减小的加速运动,故A错误;
B、当汽车的速度为最大速度v2时,牵引力为F2=1×103N,汽车的最大速度:v2=$\frac{{P}_{m}}{{F}_{2}}$=$\frac{2×1{0}^{4}}{1×1{0}^{3}}$=20m/s,故B正确;
C、在整个运动过程中,AB段的加速度最大,在C点汽车速度达到最大,汽车做匀速直线运,由平衡条件可知,牵引力等于阻力,阻力:f=F2=1×103N,则最大加速度a=$\frac{F-f}{m}$=$\frac{3000-1000}{1000}$=2m/s2,故C正确.
D、与B点对应的速度为v1=$\frac{{P}_{m}}{{F}_{m}}$=$\frac{2×1{0}^{4}}{3×1{0}^{3}}$≈6.67m/s,当汽车的速度为10m/s时处于图线BC段,故此时的功率最大为Pm=2×104W=20kW,故D正确.
本题选错误的,故选:A.

点评 解决本题的关键能够通过图线分析出汽车的运动规律,知道汽车功率与牵引力的关系,当加速度为零时,速度达到最大.

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