物理汽车启动

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1、1:如图甲所示,质量m2kg的物体静止在水平面上,物体跟水平面间的动摩擦因数0.2。从t0时刻起,物体受到一个水平力F的作用而开始运动,F随时间t变化的规律如图乙所示,6s后撤去拉力F(取g10m/s2)。求:(1) 第4s末物体的速度; (2)物体运动过程中拉力F做的功。:2:如图a所示,在水平路段AB上有一质量为2103kg的汽车,正以10m/s的速度向右匀速运动,汽车前方的水平路段BC较粗糙,汽车通过整个ABC路段的vt图象如图b所示(在t15s处水平虚线与曲线相切),运动过程中汽车发动机的输出功率保持20kW不变,假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大

2、小。求:(1)汽车在AB路段上运动时所受的阻力f1; (2)汽车刚好到达B点时的加速度a; (3)BC路段的长度; (4)若汽车通过C位置以后,仍保持原来的输出功率继续行驶,且受到的阻力恒为f1,则在图b上画出15s以后汽车运动的大致图象。(解题时将汽车看成质点):3:有一玩具直升机,质量m8kg。在直升机的顶部和尾部均装有风扇,它们分别由两个电动机提供动力。利用顶部风扇的转动可以使直升机向上运动,但由于直升机自身承受能力的限制,顶部风扇的电动机最大只能输出960W的功率,能提供120N的最大升力;利用尾部风扇的转动可以提供40N的恒定推力使直升机向前飞行。顶部风扇和尾部风扇均可通过遥控装置分

3、别进行控制。假设直升机在运动过程中所受阻力的竖直分量和水平分量均恒定不变,且竖直分量是重力的,水平分量是重力的。(g取10m/s2)(1)关闭尾部风扇,只打开顶部风扇,让直升机在最短时间里上升到15m高的地方,此时直升机的速度近似达到最大,求完成这一过程所需要的时间。(2)当直升机达到15m高度时,保持顶部风扇电动机功率不变,立即开启尾部风扇,直升机继续飞行。取地面上直升机的起点为坐标原点,竖直向上为y轴,直升机水平前进的方向为x轴,写出直升机开启尾部风扇以后飞行的轨迹方程。4:有一质量为m=0.2kg的小球,从水平轨道上的A点出发,经过一段横截面是圆形、内部光滑的固定管道后离开管道(小球半径

4、略小于管道半径),管道由呈抛物线状的BC段、呈圆弧形的CDE和呈14圆形的EF段组成,C点、E点为连接点,E点与圆心O在同一水平线上,CO与水平方向夹角为30,BC段的高度为h1=0.2m,CDE和EF段的半径均为R=0.3m,如图所示。小球与水平轨道间的动摩擦因数=0.2,AB段长度为l=0.5m,小球半径和管道的内径均远小于上述高度或半径,管壁厚度不计,所有管道与水平轨道在同一竖直面内,重力加速度g=10m/s2。(1)若要使小球恰能从管道的F端离开,求小球从A点出发的最小速度;(2)若小球以最小速度的2倍从A点出发,求小球经过C点的速度和经过最低点D点时小球对管道的压力;(3)若要使小球

5、落到离F端水平距离为0.5m的M点,求小球从A点出发的速度为多大。5:2012年我们中国有了自己的航空母舰“辽宁号”,航空母舰上舰载机的起飞问题一直备受关注。某学习小组的同学通过查阅资料对舰载机的起飞进行了模拟设计。如图,舰载机总质量为m,发动机额定功率为P,在水平轨道运行阶段所受阻力恒为f。舰载机在A处以额定功率启动,同时开启电磁弹射系统,它能额外给舰载机提供水平向右、大小为F的恒定推力。经历时间t1,舰载机运行至B处,速度达到v1,电磁弹射系统关闭。舰载机继续以额定功率加速运行至C处,经历的时间为t2,速度达到v2。此后,舰载机进入倾斜曲面轨道,在D处离开航母起飞。请根据以上信息求解下列问

6、题。(1)电磁弹射系统关闭的瞬间舰载机的加速度。 (2)水平轨道AC的长度。(3)若不启用电磁弹射系统,舰载机在A处以额定功率启动,经历时间t到达C处,假设速度大小仍为v2,则舰载机的质量应比启用电磁弹射系统时减少多少?(该问AC间距离用x表示)6:如图所示,用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内,其弯曲部分是由两个半径均为R的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径),轨道底端D点与粗糙的水平地面相切。现一辆玩具小车m以恒定的功率从E点开始行驶,经过一段时间t之后,出现了故障,发动机自动关闭,小车在水平地面继续运动并进入“S”形轨道,从轨道的最高点A飞出后,恰好垂直撞在固定斜

7、面B上的C点,C点与下半圆的圆心等高。已知小车与地面之间的动摩擦因数为,ED之间的距离为x0,斜面的倾角为30。求:(1)小车到达C点时的速度大小为多少?(2)在A点小车对轨道的压力是多少,方向如何?(3)小车的恒定功率是多少?7:如图所示,质量为m=4t的汽车以恒定功率P=60kW从A点出发,先沿着长度为s1=400m,倾角为的斜面(sin=0.02)运动到B(其受到的阻力为车重k1=0.1倍),随后沿着长度为s2=500m的水平面运动到C(其受到的阻力为车重k2=0.1倍)。若汽车在AB、BC段、BA段最后均可达到匀速行驶,g取10 m/s2。求:(1)汽车在AB段达到匀速行驶时的速度v1

8、为多大?A到B耗时t1为多少?(2)为了省油,汽车发动机在BC段至少需工作多久才能到达C点?(3)若汽车仍以此恒定功率先沿CB的水平面运动,随后沿BA的斜面运动到A点,则与原路径相比,通过计算说明哪种更省时?8:面对能源紧张和环境污染等问题,混合动力汽车应运而生。所谓混合动力汽车,是指拥有两种不同动力源(如燃油发动机和电力发动机)的汽车,既省油又环保。车辆在起步或低速行驶时可仅靠电力驱动;快速行驶或者需急加速时燃油发动机启动,功率不足时可由电力补充;在制动、下坡、怠速时能将机械能转化为电能储存在电池中备用。假设汽车质量为M,当它在平直路面行驶时,只采用电力驱动,发动机额定功率为P1,能达到的最

9、大速度为v1;汽车行驶在倾角为的斜坡道上时,为获得足够大的驱动力,两种动力同时启动,此时发动机的总额定功率可达P2。已知汽车在斜坡上行驶时所受的摩擦阻力与在平直路面上相等,运动过程阻力不变,重力加速度为g。求:(1)汽车在平直路面上行驶时受到的阻力 (2)汽车在斜坡道上能达到的最大速度。 (3)若汽车在斜面上以恒定功率P1从静止做加速直线运动,经时间刚好达到最大速度v1,求这段时间的位移。:9:节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车,有一质量m=1000kg的混合动力轿车,在平直公路上以V1=90km/h匀速行驶,发动机的输出功率为P=50kW. 当驾驶员看到前方有80

10、km/h限速标志时,保持发动机功率不变,立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电,使轿车做减速运动,减速运动L=72m后,速度变为V2=72km/h,此过程中发动机功率的用于轿车的牵引,发动机功率的另用于供给发电机工作,发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能,假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变,求:(1) 轿车以90km/h在平直公路上匀速行驶时,所受阻力F阻的大小 (2) 轿车从90km/h减速到72km/h过程中,获得的电能E电(3) 轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电可维持其72km/h匀速运动的距离L是多少?10:面对能源紧张和环境污染等问题,混合动力汽

11、车应运而生。所谓混合动力汽车,是指拥有两种不同动力源(如燃油发动机和电力发动机)的汽车,既省油又环保。车辆在起步或低速行驶时可仅靠电力驱动;快速行驶或者需急加速时燃油发动机启动,功率不足时可由电力补充;在制动、下坡、怠速时能将机械能转化为电能储存在电池中备用。假设汽车质量为M,当它在平直路面行驶时,只采用电力驱动,发动机额定功率为P1,能达到的最大速度为v1;汽车行驶在倾角为的斜坡道上时,为获得足够大的驱动力,两种动力同时启动,此时发动机的总额定功率可达P2。已知汽车在斜坡上行驶时所受的摩擦阻力与在平直路面上相等,运动过程阻力不变,重力加速度为g。求:1、汽车在平直路面上行驶时受到的阻力 2、

12、汽车在斜坡道上能达到的最大速度。 3、若汽车在斜面上以恒定功率P1从静止做加速直线运动,经时间刚好达到最大速度V1,求这段时间的位移。11:2003年美国戴姆勒克莱斯公司推出的一款称为“道奇战斧”的概念摩托车,下面是它的一些参数:十缸总排气量8277mL额定功率384.8kW整车质量680kg油箱容积14.8L理论最高速度676km/h理论最佳提速性能0100km/h:2.6s假如允许此车上路,运动中各种阻力之和是重力的k=0.30倍,飙车人质量m为60kg,因为是概念车,可以不考虑燃油质量及其变化.(取g=10 m/s2)(1)若“道奇战斧”在狂飚中实际最好的提速表现是:0108km/h:用

13、时3.0 s,求以此加速度启动后维持匀加速运动的时间.(2)从匀加速结束时刻到速度达到160m/s所需的时间为60秒,则这段时间内的位移是多少?(3)在高速公路上该摩托车以160m/s的速度行驶时与一辆与它质量相等、速度为40m/s的小车发生追尾事故.从两车接触到挤压最紧历时0.1 s,此过程中小车受到的冲击力多大?:12:某品牌汽车在某次测试过程中数据如下表所示,请根据表中数据回答问题。整车行驶质量1500kg额定功率75kW加速过程车辆从静止加速到108km/h所需时间为10s制动过程车辆以36km/h行驶时的制动距离为5.0m已知汽车在水平公路上沿直线行驶时所受阻力f跟行驶速率v和汽车所受重力mg的乘积成正比,即f=kmgv,其中k=2.010-3s/m。取重力加速度g=10m/s2。(1)若汽车加速过程和制动过程都做匀变速直线运动,求这次测试中加速过程的加速度大小a1和制动过程的加速度大小a2;(2)求汽车在水平公路上行驶的最大速度vm;(3)把该汽车改装成同等功率的纯电动汽车,其他参数不变。若电源功率转化为汽车前进的机械功率的效率=90。假设1kWh电能的售价为0.50元(人民币),求电动汽车在平直公路上以最大速度行驶的距离s=100km时所消耗电能的费用。结合此题目,谈谈你对电动汽车的看法。

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