题目内容

3.如图甲所示,在水平路段AB上有一质量为2×103kg的汽车,正以10m/s的速度向右匀速行驶,汽车前方的水平路段BC较粗糙,汽车通过整个ABC路段的v-t图象如图乙所示,在t=20s时汽车到达C点,运动过程中汽车发动机的输出功率保持不变.假设汽车在AB路段上运动时所受的恒定阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)Ff1=2000N.(解题时将汽车看成质点)求:

(1)运动过程中汽车发动机的输出功率P;
(2)汽车速度减至8m/s时的加速度a的大小;
(3)若在BC路段汽车牵引力做的功是汽车克服阻力做功的0.8倍,求BC的长度.

分析 (1)由图看出,汽车的运动情况,AB段汽车做匀速运动,牵引力与阻力相等,由P=Fv,F=f1=2000N求解汽车发动机的输出功率P.
(2)t=15s后汽车处于匀速运动状态,由功率公式求出阻力的大小,汽车速度减至8m/s时,由功率公式求出牵引力的大小,再由牛顿第二定律求解汽车的加速度.
(3)对BC段,根据牵引力做功和阻力做功的关系求得阻力做功,有W=fx求得通过的位移.

解答 解:(1)汽车在AB路段时做匀速运动,牵引力和阻力相等,F1=f1,由P=F1v1,联立解得:P=20kW.
(2)t=15s后汽车处于匀速运动状态,有F2=f2,P=F2v2,得f2=$\frac{P}{{v}_{2}}=\frac{20000}{5}N=4000N$   
v=8m/s时汽车在做减速运动,有f2-F=ma,F=$\frac{P}{v}=\frac{20000}{8}N=2500N$
解得        a=0.75 m/s2       
(3)在5s-20s时间内汽车在BC段运动过程,牵引力做功W=Pt=20000×15J=300000J
根据W=0.8Wf可知Wf=375000J
Wf=f2x
解得
x=93.75 m      
答:
(1)运动过程中汽车发动机的输出功率P为20kW;
(2)汽车速度减至8m/s的加速度a大小为0.75 m/s2;
(3)BC路段的长度是93.75m.

点评 本题首先要根据速度图象分析汽车的运动情况,抓住汽车的功率一定这个条件,掌握功率公式P=Fv,即可由图象读出速度,求解牵引力和阻力.

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