额定功率为80kW的汽车,在平直的公路上行驶的最大速度是20m/s,汽车的质量是2t,如果汽车从静止开始做匀加速直线运动
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解题思路:(1)当牵引力等于阻力时,速度最大,根据P=Fvm=fvm求出汽车所受的阻力.

(2)根据牛顿第二定律求解出牵引力,根据速度时间关系公式求解速度,根据P=Fv求解瞬时功率;

(3)当匀加速运动速度达到最大时,功率达到额定功率,根据牛顿第二定律求出匀加速直线运动的牵引力,从而得出匀加速直线运动的最大速度,根据匀变速直线运动的速度时间公式求出匀加速运动的时间.

(1)当汽车达最大速度时,加速度为零,牵引力的大小等于阻力的大小,即f=

Pe

vm=

80×103

20N=4×103N;

(2)设汽车做匀加速运动时,需要的牵引力为F1,有F1=f+ma=8×103N

假设3s末汽车仍然匀加速,则此时的瞬时速度为v3=6m/s

P3=F1v3=8×103N×6m/s=48kW<80kw

∴汽车在3s末的瞬时功率为48kW

(3)汽车做匀加速运动时,牵引力恒定,随着车速的增大,汽车的输出功率增大,当输出功率等于额定功率时的速度是汽车做匀加速运动的最大速度,设为v1

有v1=

Pe

F1=

80×1000W

8×103N=10m/s

根据运动学公式,汽车维持匀加速运动的时间为t=

v1

a=[10/2s=5s

答:(1)汽车受到的阻力为4000N;

(2)3s末汽车的瞬时功率为48KW;

(3)汽车维持匀加速运动的时间是5s.

点评:

本题考点: 功率、平均功率和瞬时功率;牛顿第二定律.

考点点评: 本题考查的是机车启动的两种方式,即恒定加速度启动和恒定功率启动.要求同学们能对两种启动方式进行动态分析,能画出动态过程的方框图,公式p=Fv,p指实际功率,F表示牵引力,v表示瞬时速度.当牵引力等于阻力时,机车达到最大速度vm=Pef].