Question

（20分）

如圖所示，質(zhì)量為的汽車以恒定功率從點(diǎn)出發(fā)，先沿著長(zhǎng)度為，傾角為的斜面運(yùn)動(dòng)到（其受到的阻力為車重倍），隨后沿著長(zhǎng)度為的水平面運(yùn)動(dòng)到（其受到的阻力為車重倍）。若和足夠長(zhǎng)，汽車在、段最后均可達(dá)到勻速行駛。求：

（1）       汽車在段和段達(dá)到勻速行駛時(shí)，其速度和分別為多大？耗時(shí)分別為多少？

（2）       為了省油，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在段至少還需工作多久才能到達(dá)點(diǎn)。

（3）       若汽車可先沿著長(zhǎng)度為的水平面運(yùn)動(dòng)（其受到的阻力為車重倍），隨后沿著長(zhǎng)度為，傾角為的斜面運(yùn)動(dòng)到點(diǎn)（其受到的阻力為車重倍）。為簡(jiǎn)單計(jì)，設(shè)，請(qǐng)問(wèn)與原路徑相比，哪個(gè)更省時(shí)，為什么？

Answer 1

（20分）

（1）、在區(qū)間，汽車可達(dá)到勻速，由力學(xué)知識(shí)可得             

耗時(shí)，由

                                   

在段：達(dá)到勻速時(shí)，同理                                               

則耗時(shí)，由

可以求出                            

（2） 因?yàn)槠�車�?sub>區(qū)間速度已經(jīng)達(dá)到勻速，若以為初速滑行汽車不能達(dá)到點(diǎn)。假設(shè)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在段至少還需工作時(shí)間，才能使得汽車恰好能到達(dá)點(diǎn)。根據(jù)動(dòng)能定理：

                      

求出                                                 

若汽車以為初速汽車滑行能達(dá)到點(diǎn)，則，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在段工作時(shí)間為

                                                                         

（3）兩個(gè)路徑中汽車克服阻力做功相同。根據(jù)動(dòng)能定理，

                                                       

可知汽車到達(dá)點(diǎn)，末速度越大，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)間越長(zhǎng)。汽車沿原路徑到達(dá)點(diǎn)，最后車速為，而汽車沿新路徑到點(diǎn)，末速度為。因?yàn)?/p>

                                                                    

 所以汽車沿原路徑耗時(shí)更多。Ks*5u                                                

評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：~式各2分， 式 4分， ~式各2分