题目内容

12.上海有若干辆超级电容车试运行,运行中无需连接电缆,只需在候客上车间隙充电30秒钟到1分钟,就能行驶3到5公里.假设有一辆超级电容车,质量m=2×103kg,额定功率P=60kW.当超级电容车在平直水平路面上行驶时,受到的阻力f是车重的0.1倍,g=10m/s2,求:
(1)超级电容车在此路面上行驶所能达到的最大速度;
(2)若超级电容车从静止开始,保持以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,则这一过程能维持多长时间?

分析 (1)当汽车匀速运动时,牵引力等于阻力,速度达到最大,由P=Fv求的最大速度;
(2)当汽车以恒定的加速度运动时,由牛顿第二定律求出牵引力,在牵引力下达到额定功率前,加速度将保持不变,由v=at求出加速时的时间.

解答 解:(1)当汽车速度达到最大时汽车的牵引力与阻力平衡,即F=f
f=kmg=0.1×2×103×10=2000N
P=fvm
得:vm=$\frac{P}{f}$=$\frac{60×1{0}^{3}}{2000}$=30m/s
(2)汽车做匀加速运动:F1-f=ma
F1=3000N
设汽车刚达到额定功率时的速度v1:P=F1v1
v1=$\frac{P}{{F}_{1}}$=$\frac{60×1{0}^{3}}{3000}$=20m/s
设汽车匀加速运动的时间t:v1=at
解得:t=$\frac{{v}_{1}}{a}$=$\frac{20}{0.5}$=40s
答:(1)超级电容车在此路面上行驶所能达到的最大速度是30m/s
(2)若超级电容车从静止开始,保持以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动,这一过程能维持40s.

点评 本题主要考查了机车启动的两种方式,恒定功率启动和恒定加速度启动,掌握恒定功率启动时功率保持不变,牵引力随速度增大而减小,恒定加速度启动时牵引力不变,功率随速度增加而增加.

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