Question

汽车功率问题物理

汽车的质量为2000kg,汽车发动机的额定功率为80kW，他在平直的公路上行使所受的阻力是4000N
(1)若汽车以2m/s2的加速度直线运动，可维持多长时间？
(2)若汽车达到最大速度后，突然阻力变为原来的两倍，将做什么运动？最终速度是什么？
(3)汽车保持额定功率从静止启动后达到的最大速度是？

要过程

Answer 1

（1）由F牵-F阻=ma可得匀加速阶段的F牵=8000N
匀加速阶段的最大速度vmax=P/F牵=10m/s
因此维持的时间t=10/2=5s
（2）汽车达到最大速度vm=20m/s时，F牵=F阻=4000N，此时F阻’=8000N，将做加速度不断减小的减速运动，直到最后加速度变为0，做匀速直线运动，最终速度vm’=80kw/8000N=10m/s
（3）汽车达到的最大速度vm=80kw/4000N=20m/s
*第二小题的表述有点不清楚，“若汽车达到最大速度后”，这个速度是指匀加速阶段的最大速度还是最终的最大速度？我是按第二种理解做的

Answer 2

1 F-f=ma F=2000×2+4000=8000N P=FV v=10m/s v=at t=5s
2 P=Fv F=4000 。突然变成f=8000N，开始时，速度变小，使牵引力F变大，开始以2m/s2做减速运动，最后速度保持10m/s不变
3 P=FV F=f=4000N v=20m/s

Answer 3

1.5s(F-f=ma,得F=8000N,P=Fv,得v=10m/s,v=at,得t=5s)
2.做匀减速直线运动，据P=fv时加速度为0速度最大得v=10m/s
3.同上题一样由P=fv得v最大为20m/s

Answer 4

(1)汽车需要保持2m/s2加速度需要汽车的牵引力F和阻力f的差大于ma
F-f>2000*2=4000N
而汽车额定功率是80kW，所以速度v<P/F=80000/8000=10m/s
加速度是2m/s2，所以持续时间t=v/a=5s
(2)汽车最大速度是额定功率下，牵引力和阻力相等，所以v=P/f=20m/s
这是阻力突然变成原来的两倍，这样的话牵引力小于阻力，汽车做减速运动
最终速度是牵引力等于新的阻力，这时v2=P/f2=10m/s
汽车最终速度是10m/s
(3)最大速度在阻力是4000N时是20m/s

Answer 5

(1)Fa=ma, 2000kg汽车加速度为2m/s^2时，需要的力为2000*2=4000N,汽车功率 80kw=Fv,汽车保持加速需要的力为F=Fa+Fd=4000+4000=8000N，此时速度为80kw/8000=10m/s，时间为10/2=5s;
(2)汽车最大速度为80kw/4000=20m/s，阻力增大为4000*2=8000N时，将做减速运动，最终速度为80kw/8000=10m/s；
（3）汽车保持额定功率，从静止启动后的最大速度是80kw/4000N=20m/s