题目内容

14.某学校兴趣小组对一辆玩具遥控小车的性能进行研究:首先让小车在水平的地面上沿直线运动,记录下小车运动全过程,然后通过对测得的数据进行处理得到如图所示的v-t图象.已知遥控小车在0~2s内做匀加速直线运动,2s~10s内小车牵引力的功率保持不变,在10s末停止遥控让小车自由滑行.若小车质量m=1kg,设整个过程中小车受到的阻力大小不变.求:
(1)小车在0~2s和10s~13s的加速度
(2)在2s~10s内小车牵引力的功率
(3)小车在加速运动过程中的总位移.

分析 (1)根据速度时间图线的斜率求出小车在0~2s和10s~13s的加速度;
(2)根据牛顿第二定律求出阻力的大小,抓住匀速运动时,阻力与牵引力大小相等,结合P=Fv求出小车牵引力功率;
(3)根据位移时间公式求出小车匀加速运动的位移,结合动能定理,抓住功率不变求出变加速运动的位移,从而得出加速过程中的总位移.

解答 解:(1)根据a=$\frac{△v}{△t}$,由图象可得:
0~2s:a1=$\frac{4}{2}m/{s}^{2}$=2 m/s2 …①
10s~13s:a2=$\frac{-6}{3}m/{s}^{2}$=-2 m/s2…②
(2)小车的匀速运动阶段即7s~10s内,设牵引力为F,
则F=f   f=ma2 …③
且P=Fvm 由图象可知vm=6 m/s…④
代入数据解得:P=12 W…⑤
(3)小车的加速运动过程可以分为0~2 s和2 s~7 s两段,设对应的位移分别为s1和s2,则有:
s1=$\frac{1}{2}$a1t12 
代入数据解得:s1=4m…⑥
在2 s~7 s内由动能定理可得:
P(t2-t1)-fs2=$\frac{1}{2}$mvm2-$\frac{1}{2}$mv12…⑦
代入数据解得:s2=25 m
s=s1+s2 =4+25m=29 m…⑧
答:(1)小车在0~2s和10s~13s的加速度分别为2m/s2、-2m/s2.
(2)在2s~10s内小车牵引力的功率为12W.
(3)小车在加速运动过程中的总位移为29m.

点评 本题首先考查理解速度图象的能力,其次考查根据图象的信息研究物体运动情况,应用动能定理求解变速运动中变力做功的能力.

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