质量为100t的机车从停车场出发,做匀加速直线运动,经225m后速度达到54km/h.此时司机关闭发动机,让机车做匀减速直线运动进站,机车又行驶了125m才停在站台上.设机车在运动过程中所受阻力不变,求:机车关闭发动机前所受的牵引力.

问题描述:

质量为100t的机车从停车场出发,做匀加速直线运动,经225m后速度达到54km/h.此时司机关闭发动机,让机车做匀减速直线运动进站,机车又行驶了125m才停在站台上.设机车在运动过程中所受阻力不变,求:机车关闭发动机前所受的牵引力.

在匀加速阶段:
v2-0=2a1s1      
解得:a1=

v2
2s1
152
2×225
m/s2=0.5 m/s2  
由牛顿第二定律得
F-f=ma1=100×103×0.5 N=5×104 N  ①
减速阶段:初速度v1=15m/s 未速度v2=0 位移S2=125
由v22-v12=2as2
加速度a=
v12
2s2
152
2×125
=-0.9m/s2
负号表示a2方向与v1方向相反
由牛顿第二定律得
f=ma2=-105×0.9N=-9×104 N  ②
由①②得:机车的牵引力F=1.4×105 N   
答:机车关闭发动机前所受的牵引力为1.4×105 N.
答案解析:匀加速阶段,汽车受到牵引力和阻力作用,根据位移速度公式求出加速度,根据牛顿第二定律列式,匀减速阶段,汽车只受到阻力作用,根据牛顿第二定律求出加速度,再根据牛顿第二定律列式,联立方程即可求解.
考试点:牛顿第二定律.
知识点:本题主要考查了牛顿第二定律及运动学基本公式的直接应用,注意匀加速运动的末速度即为匀减速运动的初速度,难度适中.