14.汽車發(fā)動機的額定功率為40KW,質量為2000kg,當汽車在水平路面上行駛時受到阻力為車重的0.1倍(g=10m/s2),求:
(1)汽車在路面上能達到的最大速度?
(2)若汽車以額定功率啟動,當汽車速度為10m/s時的加速度?
(3)若汽車從靜止開始保持1m/s2的加速度作勻加速直線運動,達到額定輸出功率后,汽車保持功率不變又加速行駛了800m,直到獲得最大速度后才勻速行駛.求汽車從靜止到獲得最大行駛速度所用的總時間?

分析 (1)汽車勻速運動時速度最大,由P=Fv求出最大速度.
(2)由P=Fv求出汽車的牽引力,然后由牛頓第二定律求出加速度.
(3)由牛頓第二定律求出勻加速時的牽引力,由P=Fv求出勻加速結束的速度,由勻變速運動直線運動的速度公式求出勻加速的時間;由動能定理求出變加速過程牽引力做功,然后由W=Pt求出變加速的時間,再求出總的運動時間.

解答 解:(1)汽車做勻速直線運動時速度最大,
由平衡條件可知:F=f=0.1mg,
由P=Fv可知,汽車的最大速度:vm=$\frac{P}{F}$=$\frac{P}{0.1mg}$=20m/s;
(2)由P=Fv可知,汽車的牽引力:F1=$\frac{P}{{v}_{1}}$=4000N,
由牛頓第二定律得:F1-f=ma1,a1=1m/s2
(3)汽車勻加速運動時,由牛頓第二定律的:
F′-0.1mg=ma,F(xiàn)′=4000N,
由P=Fv可知,勻加速解釋的速度:v′=$\frac{P}{F′}$=10m/s,
汽車勻加速的運動時間:t1=$\frac{v′}{a}$=10s,
汽車以額定功率加速過程,由動能定理得:
Pt2-0.1mgs=$\frac{1}{2}$mvm2-$\frac{1}{2}$mv′2,時間:t2=37.5s,
汽車總的運動時間:t=t1+t2=47.5s;
答:(1)汽車在路面上能達到的最大速度是20m/s.
(2)若汽車以額定功率啟動,當汽車速度為10m/s時的加速度是1m/s2
(3)汽車從靜止到獲得最大行駛速度所用的總時間為47.5s.

點評 本題考查了功率公式P=Fv的應用,解決本題的關鍵知道速度最大時,牽引力與阻力相等,功率不變后,做變加速直線運動,牽引力發(fā)生變化,無法通過運動學公式求出變加速運動的時間,通過功率不變,根據(jù)動能定理求解變加速運動的時間.

練習冊系列答案
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A.甲光對應的光電子的最大初動能小于丙光對應的光電子的最大初動能
B.甲光和乙光的頻率相同,且甲光的光強比乙光強
C.丙光的頻率比甲、乙光的大,所以光子的能量較大,丙光照射到K極到電子從K極射出的時間間隔明顯小于甲、乙光相應的時間間隔
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