研究对象为机车．

首先分析物理过程：机车以恒定功率P₀由静止出发→速度v增加→牵引力F减小（P₀=Fv）→合力减小（F_合=F-f）→加速度减小（a=

F合

m

）→速度继续增加→直至合力减小为0，加速度a=0，速度达到最大．

可见机车在这5 min内做的是加速度减小、速度不断增大的变速运动．当机车的速度达到最大时，P₀=Fv_max，此时F=f．

（1）已知P₀=375 kW=3.75×10⁵ W，

v_max=54 km/h=15 m/s，

根据P₀=Fv_max时，F=f，得：P₀=fv_max

机车受到的阻力f=

P0

vmax

=

3.75×105

15

 N=2.5×10⁴ N．

（2）机车在这5 min内，牵引力为变力，做正功，阻力做负功，重力、弹力不做功．

根据P₀=

wF

t

，牵引力做的功为：W_F=P₀t．

根据动能定理有：

P₀t-fs=

1

2

mv_max²-0                             

解得：s=

P0t- 1 2 m  v 2max

f

=

3.75×105×5×60-0.5×5×105×152

2.5×104

m=2250 m．

答案：（1）机车受到的阻力f的大小为2.5×10⁴N　（2）机车在这5min内行驶的路程为2250 m．