解题思路:(1)在车厢连接的过程中,动量守恒,根据动量守恒定律列式即可求解;
(2)根据动量守恒定律求出每次挂接后的速度,根据速度时间公式求出挂接后与下次挂接的时间,从而求解总时间;
(3)当牵引力等于阻力时,速度最大,根据v=[P/F]求出最大速度,机车开始启动到最大速度的过程中,根据动能定理即可求解位移.
(1)在车厢连接的过程中,不计车厢在挂接中所受到的阻力,动量守恒,整个挂接过程中根据动量守恒定律得:
mv0=(n+1)mv
解得:v=
v0
n+1
(2)与第1节车厢挂接时,根据动量守恒定律得:
mv0=2mv1
解得:v1=
v0
2
则机车带动第一节车厢运动的时间t1=
s0
v1=
2s0
v0,
同理与第2节车厢挂接时,根据动量守恒定律得:
2mv1=3mv2
解得:v2=
v0
3
则机车带动第一、二节车厢运动的时间t2=
s0
v2=
3s0
v0
…
同理可知机车带动n-1节车厢运动的时间为tn−1=
s0
vn−1=
ns0
v0
则总时间t=t1+t2+…+tn-1=
(2+3+4+…+n)s0
v0=
(n+2)(n−1)s0
2v0
(3)当牵引力等于阻力时,速度最大,则vm=
P
f,
机车开始启动到最大速度的过程中,根据动能定理得:
1
2mvm2−
1
2mv2=Pt−fx
解得:x=
Pt+
1
2m
v02
(n+1)2−
点评:
本题考点: 动能定理的应用;匀速直线运动及其公式、图像;动量守恒定律;机械能守恒定律.
考点点评: 本题主要考查了动量守恒定律、动能定理的直接应用,知道当牵引力等于阻力时,速度最大,知道牵引力做的功可以根据W=Pt求解,难度适中.