题目内容

1.一种氢气燃料的汽车,质量为m=2×103kg,发动机的额定输出功率为80kW,行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的0.1倍.若汽车从静止开始以额定功率启动,汽车保持功率不变行驶了800m后获得最大速度;g取10m/s2.试求:
(1)汽车的最大行驶速度;
(2)当速度为20m/s时,汽车的加速度;
(3)汽车从静止到获得最大行驶速度所用的时间.

分析 (1)当汽车速度达到最大时,物体作匀速直线运动,根据平衡条件可知牵引力等于摩擦力,根据公式P=Fv可以求出速度;
(2)根据公式P=Fv,求出牵引力,根据牛顿第二定律求出加速度;
(3)根据动能定理即可求得加速的时间

解答 解:(1)汽车做匀速直线运动,牵引力等于阻力,即
F=f
根据题意
f=2000N
再根据公式 
P=Fv
可以求出汽车的最大行驶速度vm=$\frac{P}{f}=\frac{80000}{2000}m/s$=40m/s;
即汽车的最大行驶速度为40m/s.
(2)当汽车的速度为20m/s时,根据公式P=Fv,牵引力
F=$\frac{P}{v}=\frac{80000}{20}N=4000N$
由牛顿第二定律得:F-f=ma
解得
a=$\frac{F-f}{m}=\frac{4000-2000}{2000}m/{s}^{2}$=1m/s2
即当汽车的速度为32m/s时的加速度为1m/s2.
(3)从静止以额定功率行驶,这一过程阻力不变,对这一过程运用动能定理:
pt-fs=$\frac{1}{2}{mv}_{m}^{2}-0$
解得t=40s
答:(1)汽车的最大行驶速度为40m/s;
(2)当速度为20m/s时,汽车的加速度为1m/s2;
(3)汽车从静止到获得最大行驶速度所用的时间为40s

点评 汽车匀加速启动,功率p=Fv,当功率达到额定功率时,功率不能再增大,变为恒定功率启动,当牵引力减小到等于摩擦力时,汽车改为匀速运动

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