质量为5×103 kg的汽车在t=0时刻速度v0=0,随后以6×104 W的额定功率沿平直公路前进,设汽车受恒定阻力,其大小为2.5×103N.求:(1)汽车的最大速度vm;(2)汽车速度达到6m/s时其牵引力的大小和加速度大小.

问题描述:

质量为5×103 kg的汽车在t=0时刻速度v0=0,随后以6×104 W的额定功率沿平直公路前进,设汽车受恒定阻力,其大小为2.5×103N.求:
(1)汽车的最大速度vm
(2)汽车速度达到6m/s时其牵引力的大小和加速度大小.

(1)当汽车达到最大速度vm时,牵引力F等于阻力f,
则有:P=Fvm=f vm
解得:vm

P
f
104
2.5×103
m/s=24m/s
(2)汽车速度v达到6m/s时,其牵引力为:
F=
P
v
104
6
N=1×104 N          
根据牛顿第二定律:F-f=ma            
故此时汽车加速度大小为:a=
F−f
m
=
1×104−2.5×103
5×103
m/s2=1.5m/s2
答:(1)汽车的最大速度为24m/s;
(2)汽车速度达到6m/s时其牵引力的大小为1×104 N,加速度大小为1.5m/s2
答案解析:(1)当牵引力等于阻力时,速度最大,根据P=Fv=fv求出最大速度.
(2)根据P=Fv求出速度为6m/s时的牵引力,根据牛顿第二定律求出汽车的加速度.
考试点:功率、平均功率和瞬时功率;牛顿第二定律.
知识点:本题综合考查了牛顿第二定律以及功率公式的直接应用,综合性较强,解决本题的关键知道当牵引力与阻力相等时,速度最大.