9.額定功率為80kW的汽車,在某平直的公路上行駛的最大速度為20m/s,汽車的質(zhì)量是m=2×103 kg,如果汽車從靜止開始做勻加速直線運動,加速度大小為2m/s2,運動過程中阻力不變.求:
(1)汽車所受的阻力是多大?
(2)3s末汽車的瞬時功率是多大?
(3)勻加速直線運動的時間是多長?
(4)在勻加速直線運動中,汽車的牽引力做的功是多少?

分析 (1)當(dāng)牽引力等于阻力時,速度最大,根據(jù)P=Ffvm求出汽車所受的恒定阻力大。
(2)根據(jù)牛頓第二定律求出牽引力,結(jié)合速度時間公式求出3s末的速度,通過P=Fv求出汽車的瞬時功率.
(3)根據(jù)牽引力的大小,結(jié)合P=Fv求出勻加速運動的末速度,根據(jù)速度時間公式求出勻加速運動的時間.
(4)根據(jù)牽引力的大小以及勻加速運動的位移,通過功的公式求出汽車牽引力做功的大小

解答 解:(1)當(dāng)F=Ff時,速度最大,所以,根據(jù)vm=$\frac{{P}_{額}}{{F}_{f}}$得:
Ff=$\frac{{P}_{額}}{{v}_{m}}$=$\frac{80×1{0}^{3}}{20}$N=4×103 N?
(2)根據(jù)牛頓第二定律,得:F-Ff=ma…①?
根據(jù)瞬時功率計算式,得:P=Fv=Fat…②?
所以由式①、式②得:P=(Ff+ma)at?=(4×103+2×103×2)×2×3 W?=4.8×104 W
(3)根據(jù)P=Fv可知:隨v的增加,直到功率等于額定功率時,汽車完成整個勻速直線運動過程,所以有
P=Fatm…③?
將式①代入式③得:tm=$\frac{{P}_{額}}{{F}_{f}+ma}×\frac{1}{a}$=$\frac{80×1{0}^{3}}{4×1{0}^{3}+2×1{0}^{3}×2}$×$\frac{1}{2}$s=5 s?
(4)根據(jù)功的計算式得:WF=Fs=F•$\frac{1}{2}$atm2?=(Ff+ma)•$\frac{1}{2}$atm2?=$\frac{1}{2}$(4×103+2×103×2)×$\frac{1}{2}$×2×52 J?=2×105 J.
答:(1)汽車所受的恒定阻力是4×103 N.
(2)3s末汽車的瞬時功率為4.8×104 W.
(3)勻加速直線運動的時間為5s.
(4)在勻加速直線運動中,汽車的牽引力做的功為2×105 J

點評 解決本題的關(guān)鍵掌握恒定功率啟動和恒定加速度啟動過程的運動規(guī)律,結(jié)合牛頓第二定律和運動學(xué)公式綜合求解,知道加速度為零時,速度最大.

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19.某同學(xué)設(shè)計了一個探究電容器所帶電荷量與電容器兩極板間電壓關(guān)系的實驗,實驗電路如圖甲所示,其中P為電流傳感器,V為理想電壓表.實驗時,先將開關(guān)S1閉合,單刀雙擲開關(guān)S2擲向a,調(diào)節(jié)滑動變阻器的滑動頭到某位置使電容器C充電,當(dāng)電路穩(wěn)定后記錄理想電壓表的示數(shù).再迅速將開關(guān)S2擲向b,使電容器放電.電流傳感器P將電容器充、放電過程中的電流數(shù)據(jù)傳送給計算機,在計算機上可顯示出電流i隨時間t變化的圖象如圖乙所示.然后改變滑動變阻器滑動頭的位置,重復(fù)上述步驟,記錄多組電流隨時間變化的圖象和電壓表的示數(shù).對于這個實驗過程和由圖象及數(shù)據(jù)所得出的結(jié)果,下列說法中正確的是( 。
A.流過電流傳感器P的充電電流和放電電流方向相同
B.圖乙中的第①段(充電階段)電流曲線與橫軸所圍圖形的面積表示電容器充電結(jié)束時所帶的電荷量
C.電容器所帶電荷量與電容器兩極板間電壓的關(guān)系圖象應(yīng)為一條過原點的傾斜直線
D.電容器充電結(jié)束時所帶電荷量與滑動變阻器滑動頭的位置無關(guān)

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20.用如圖所示的回旋加速器分別加速氘核${\;}_{1}^{2}$H和氦核${\;}_{2}^{4}$He.下列說法中正確的是( 。
A.它們的最大速度相同
B.它們的最大動能相同
C.加速氘核${\;}_{1}^{2}$H時高頻電源的頻率大于加速氦核${\;}_{2}^{4}$He的頻率
D.加速氘核${\;}_{1}^{2}$H時高頻電源的頻率小于加速氦核${\;}_{2}^{4}$He的頻率

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17.一個質(zhì)量是2.5kg的物體以11m/s2的加速度豎直下落,那么這個物體除了受到重力作用以外,還受到一個多大的力作用?這個力的方向如何?(g=10m/s2

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4.一平板車靜止在光滑的水平地面上,一可視為質(zhì)點的小物體靜止在平板車的右端,如圖所示,對小車加一水平向右的恒力F,小物體與車同時開始運動,并開始計時,t1時刻物體運動到平板車的中點,此時撤去恒力F,t2時刻小物體到達平板車的左端并開始落下,下述說法中錯誤的是( 。
A.小物體所受的摩擦力一定小于F
B.平板車在0~t1時間的位移一定大于在t1~t2時間內(nèi)的位移
C.在0~t1和t1~t2這兩段時間內(nèi)小物體均向右作勻變速運動,而且加速度相等
D.0~t2時間內(nèi),摩擦力對小物體做的功大于平板車克服小物體對平板車摩擦力的功

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14.如圖所示,有導(dǎo)線ab長L1=0.25m,在磁感應(yīng)強度為0.8T的勻強磁場中,以3m/s的速度做切割磁感線運動,導(dǎo)線垂直磁感線,運動方向跟磁感線及直導(dǎo)線均垂直.磁場的有界寬度L2=0.20m,則導(dǎo)線中的感應(yīng)電動勢大小為( 。
A.0.48VB.0.36VC.0.16VD.0.6V

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1.關(guān)于重力勢能的說法,正確的是(  )
A.重力勢能只由重物決定
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18.如圖所示,勻強磁場磁感應(yīng)強度為B,方向垂直紙面向里.長為L,電阻為R0的金屬棒cd在寬為L的導(dǎo)軌上向右滑行,速度為V.已知R1=R2=R0,其余電阻不計,則開關(guān)斷開和閉合時,M、N兩點電勢差下列說法正確的是( 。
A.斷開時,UMN=0;閉合時UMN≠0B.斷開和閉合時,UMN≠0
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19.如圖所示,半徑為尺的一圓柱形勻強磁場區(qū)域的橫截面,磁感應(yīng)強度大小為B,方向垂直于紙面向外,磁場外有一粒子源,能沿一直線發(fā)射速度大小不等的在一范圍內(nèi)的同種帶電粒子,帶電粒子的質(zhì)量為m,電荷量為q(q>0),不計重力.現(xiàn)粒子以沿正對co中點且垂直于co方向射入磁場區(qū)域,發(fā)現(xiàn)帶電粒子恰能能從bd之間飛出磁場.則( 。
A.從b點飛出的帶電粒子的速度最大B.從d點飛出的帶電粒子的速度最小
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