奥运会已经成功的降下帷幕,“绿色奥运”是2008年北京奥运会的三大理念之一,奥组委在各比赛场馆使用新型节能环保电动车,奥运会500名志愿者担任了司机,负责接送比赛选手和运输器材.在检测某款电动车性能的某次实验中,质量为8×102㎏的电动车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为15m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v,并描绘出F-图象(图中AB、BO均为直线).设电动车行驶中所受的阻力恒定,求:
(1)根据图线ABC,判断该环保电动车在A-B和B-C过程的运动各有什么特点,并计算环保电动车的额定功率;
(2)环保电动车做匀加速直线运动过程的加速度的大小;
(3)环保电动车由静止开始运动,经过多长时间速度达到2m/s?
网友回答
解:(1)电动车在A-B受到的牵引力不变,做匀加速直线运动.图线的斜率等于功率,由数学知识可知,电动车在B-C过程的功率不变,由P=Fv得知,速度增大,牵引力减小,加速度减小,则电动车在B-C过程做加速度减小的变加速运动.由C点读出F=400N,vm=15m/s,则环保电动车的额定功率:P=Fvm=6000W.
(2)当vm=15m/s时,牵引力与阻力平衡,则阻力F阻=F=400N,电动车做匀加速直线运动时,牵引力大小为:FAB=2000N,加速度大小为:a==
(3)匀加速直线运动的最大速度为:vm′==
所以电动车由静止开始运动速度达到2m/s所经历的时间为:t==
?答:
(1)电动车在A-B过程做匀加速直线运动,在B-C过程做加速度减小的变加速运动.电动车的额定功率为6000W.
(2)匀加速直线运动过程的加速度的大小是2m/s2.
(3)电动车由静止开始运动,经过1s时间速度达到2m/s.
解析分析:(1)F-图象的斜率等于功率,图线平行于横轴,表示F不变,分析电动车在A-B和B-C过程的运动的特点,根据C点力和速度,求出额定功率.
(2)当牵引力与阻力大小相等时,电动车做匀速直线运动,速度达到最大值,由功率求出阻力,由牛顿第二定律求出电动车做匀加速直线运动过程的加速度的大小;
(3)由速度求解速度达到2m/s的时间.
点评:本题首先要理解图象的物理意义:斜率等于功率;其次要能分析电动车的受力情况和运动情况,把握速度最大的条件.