在學(xué)習(xí)過(guò)機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題之后,某物理興趣小組決定按照?qǐng)D1做一個(gè)實(shí)驗(yàn),測(cè)定一電動(dòng)遙控玩具車的功率,具體步驟如下:
①用天平測(cè)出電動(dòng)小車的質(zhì)量為0.4kg;
②將電動(dòng)小車、紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器按如圖所示安裝;
③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(其打點(diǎn)周期為0.02s);
④使電動(dòng)小車以額定功率加速運(yùn)動(dòng),達(dá)到最大速度一段時(shí)間后關(guān)閉小車電源,待小車靜止時(shí)再關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(設(shè)小車在整個(gè)過(guò)程中所受的阻力恒定).在上述過(guò)程中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打的部分點(diǎn)跡如圖2所示.
請(qǐng)你分析圖2紙帶數(shù)據(jù),回答下列問(wèn)題:(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(1)該電動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的最大速度為
 
m/s;
(2)關(guān)閉小車電源后,小車的加速度大小為
 
m/s2;
(3)小車所受的阻力大小為
 
N;
(4)該電動(dòng)小車的額定功率為
 
W.
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分析:(1)最后勻速的速度便是小車以額定功率運(yùn)動(dòng)的最大速度,由此根據(jù)紙帶可求出小車最大速度.
(2)利用逐差法可求出小車的加速度大。
(3)根據(jù)牛頓第二定律求出阻力;
(4)小車在摩擦力力作用下減速運(yùn)動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律可求出摩擦力的大。
 當(dāng)小車達(dá)到額定功率時(shí)有:P=Fv=fvm,據(jù)此可求出額定功率大小.
解答:解:(1)根據(jù)紙帶可知,當(dāng)所打的點(diǎn)點(diǎn)距均勻時(shí),表示物體勻速運(yùn)動(dòng),此時(shí)速度最大,故有:
vm=
x
t
=
0.06
2×0.02
=1.50m/s
(2)從右端開(kāi)始取六段位移,各段分別為x1、x2、x3、x4、x5、x6,
根據(jù)勻變速直線運(yùn)動(dòng)的推論公式△x=aT2可以求出加速度的大小,
得:x4-x1=3a1T2 
x5-x2=3a2T2 
 x6-x3=3a3T2 
為了更加準(zhǔn)確的求解加速度,我們對(duì)三個(gè)加速度取平均值,得:
a=
1
3
(a1+a2+a3
解得:a=
(0.0471+0.0525+0.0578)-(0.0312+0.0367+0.0420)
9×(0.04)2
m/s2=3.30m/s2
(3)根據(jù)牛頓第二定律有:f=ma,將m=0.4kg代入得:
f=0.4×3.30=1.32 N.
(4)當(dāng)汽車達(dá)到額定功率,勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),F(xiàn)=f,P=Fv=fvm
代人數(shù)據(jù)解得:P=1.32×1.5=1.98 W
故答案為:(1)1.50
(2)3.30
(3)1.32
(4)1.98
點(diǎn)評(píng):本題考查了功、功率問(wèn)題在實(shí)際中應(yīng)用,要理解機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式,正確分析啟動(dòng)過(guò)程中速度、加速度、功率等的變化情況.
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①用天平測(cè)出電動(dòng)小車的質(zhì)量為0.4kg;
②將電動(dòng)小車、紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器按如圖7所示安裝;
③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(其打點(diǎn)周期為0.02s);
④使電動(dòng)小車以額定功率加速運(yùn)動(dòng),達(dá)到最大速度一段時(shí)間后關(guān)閉小車電源,待小車靜止時(shí)再關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(設(shè)小車在整個(gè)過(guò)程中所受的阻力恒定)。在上述過(guò)程中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打的部分點(diǎn)跡如圖所示。

請(qǐng)你分析圖紙帶數(shù)據(jù),回答下列問(wèn)題:(結(jié)果保留三位有效數(shù)字)
(1)該電動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)的最大速度為         m/s;
(2)關(guān)閉小車電源后,小車的加速度大小為           m/s2
(3)小車所受的阻力大小為           N;
(4)該電動(dòng)小車的額定功率為           W。

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①用天平測(cè)出電動(dòng)小車的質(zhì)量為0.4kg;

②將電動(dòng)小車、紙帶和打點(diǎn)計(jì)時(shí)器按如圖7所示安裝;

③接通打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(其打點(diǎn)周期為0.02s);

④使電動(dòng)小車以額定功率加速運(yùn)動(dòng),達(dá)到最大速度一段時(shí)間后關(guān)閉小車電源,待小車靜止時(shí)再關(guān)閉打點(diǎn)計(jì)時(shí)器(設(shè)小車在整個(gè)過(guò)程中所受的阻力恒定)。在上述過(guò)程中,打點(diǎn)計(jì)時(shí)器在紙帶上所打的部分點(diǎn)跡如圖所示。

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