一辆质量为5×103kg的汽车,额定功率为60kW,现让汽车保持60kW的功率从水平路面上由静止开始运动,运动中汽车所受阻力恒为车重的0.1倍,(g=10m/s2)求:
(1)启动后0.5s内牵引力做的功;
(2)汽车的加速度为1m/s2时汽车的速度;
(3)汽车的速度为10m/s时的加速度;
(4)汽车行驶过程中能达到的最大速度;
(5)若汽车以2m/s2启动,汽车匀加速运动的时间为多长?
(1)由于汽车以额定功率启动,
所以0.5s内牵引力做的功为 W=Pt=60000×0.5J=30000J,
(2)设此时汽车的牵引力为F,由牛顿第二定律得
F-f=ma,
所以F=ma+f=5000×1+50000×0.1=10000N,
由P=Fv可得
v=
=P F
m/s=6m/s,60000 10000
(3)设此时汽车的牵引力为F′,
由P=F′v可得
F′=
=P v
N=6000N,60000 10
所以加速度为 a=
=F′-f m
m/s2=0.2m/s2 ,6000-5000 5000
(4)当牵引力和阻力相等时,汽车达到最大速度,
由 P=FV=fVm 得
Vm=
=P f
m/s=12m/s,60000 5000
(5)若汽车以2m/s2的加速度匀加速运动,
由牛顿第二定律可得,
F-f=ma,
所以 F=ma+f=5000×2+5000=15000N,
当功率达到最大时,就是汽车匀加速运动的最后的时刻,
由P=Fv得,
v=
=P F
=4m/s,60000 15000
所以汽车匀加速运动的时间t=
=v a
s=2s,4 2
答:(1)启动后0.5s内牵引力做的功是30000J;
(2)汽车的加速度为1m/s2时汽车的速度是6m/s;
(3)汽车的速度为10m/s时的加速度是0.2m/s2 ;
(4)汽车行驶过程中能达到的最大速度是12m/s;
(5)若汽车以2m/s2启动,汽车匀加速运动的时间是2s.