2.(★★★★)汽车在水平公路上行驶,车受的阻力为车重的0.01倍,当速度为4 m/s时,加速度为0.4 m/s2.若保持此时的功率不变继续行驶,汽车能达到的最大速度是________m/s. (g取10 m/s2)

●案例探究

[例1](★★★★)汽车发动机额定功率为60 kW,汽车质量为5.0×103 kg,汽车在水平路面行驶时,受到的阻力大小是车重的0.1倍,试求:

(1)汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少?

(2)若汽车从静止开始,以0.5 m/s2的加速度匀加速运动,则这一加速度能维持多长时间?

命题意图:考查对汽车起动的两类问题及过程的分析能力.B级要求.

错解分析:(1)对vFap间相互制约关系分析不透,挖掘不到临界条件和临界状态,(2)在第(2)问中认为功率刚达到最大(即额定功率)时,速度亦达到了最大.

解题方法与技巧:(1)汽车以恒定功率起动时,它的牵引力F将随速度v的变化而变化,其加速度a也随之变化,具体变化过程可采用如下示意图表示:

由此可得汽车速度达到最大时,a=0,

=12 m/s

(2)要维持汽车加速度不变,就要维持其牵引力不变,汽车功率将随v增大而增大,当P达到额定功率P后,不能再增加,即汽车就不可能再保持匀加速运动了.具体变化过程可用如下示意图表示:

所以,汽车达到最大速度之前已经历了两个过程:匀加速和变加速,匀加速过程能维持到汽车功率增加到P的时刻,设匀加速能达到最大速度为v,则此时

[例2](★★★★★)电动机通过一绳子吊起质量为8 kg的物体,绳的拉力不能超过120 N,电动机的功率不能超过1200 W,要将此物体由静止起用最快的方式吊高90 m(已知此物体在被吊高接近90 m时,已开始以最大速度匀速上升)所需时间为多少?

命题意图:考查对机械启动两类问题的理解及迁移应用的创新能力.B级要求.错解分析:对第二过程分析不透,加之思维定势,无法巧妙地借助动能定理求t2.

解题方法与技巧:

此题可以用机车起动类问题的思路,即将物体吊高分为两个过程处理:第一过程是以绳所能承受的最大拉力拉物体,使物体匀加速上升,第一个过程结束时,电动机刚达到最大功率.第二个过程是电动机一直以最大功率拉物体,拉力逐渐减小,当拉力等于重力时,物体开始匀速上升.

在匀加速运动过程中加速度为

a= m/s2=5 m/s2

末速度vt==10 m/s 

上升的时间t1=s=2 s

上升高度为h==5 m

在功率恒定的过程中,最后匀速运动的速率为

vm==15 m/s

外力对物体做的总功W=Pmt2-mgh2,动能变化量为

ΔEk=mv2m-mvt2

由动能定理得Pmt2-mgh2=mvm2-mvt2

代入数据后解得t2=5.75 s,所以t=t1+t2=7.75 s所需时间至少为7.75 s.

●锦囊妙计

机车起动分两类:(1)以恒定功率起动;(2)以恒定牵引力起动.其解题关键在于逐步分析vaFp间关系,并把握由起动到匀速的临界条件F=f,即汽车达到最大速度的条件.

该类问题的思维流程为:

(1)以恒定功率起动的运动过程是:变加速(a↓)(a=0)匀速,在此过程中,Fva的变化情况:

所以汽车达到最大速度时a=0,F=f,P=Fvm=fvm.

(2)以恒定牵引力匀加速起动的运动过程是:匀加速当功率增大到额定功率Pm后,变加速(a↓)  (a=0)匀速.各个量(牵引功率、牵引力、加速度、速度)的变化情况如下:

●歼灭难点训练

 0  430657  430665  430671  430675  430681  430683  430687  430693  430695  430701  430707  430711  430713  430717  430723  430725  430731  430735  430737  430741  430743  430747  430749  430751  430752  430753  430755  430756  430757  430759  430761  430765  430767  430771  430773  430777  430783  430785  430791  430795  430797  430801  430807  430813  430815  430821  430825  430827  430833  430837  430843  430851  447090 

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