Question

6．上海自主研發(fā)了一種氫燃料汽車，它使用氫氣代替汽油，在一次測試中，汽車在水平路面受到2400N的水平牽引力，5min內(nèi)勻速直線行駛了900m．
（1）汽車受到水平方向的阻力是多少？
（2）汽車牽引力的功率是多少？
（3）如果汽車的功率一定，當(dāng)汽車上坡時(shí)需要較大的牽引力，請推導(dǎo)出牽引力F和速度v之間關(guān)系的表達(dá)式，并說明汽車上坡時(shí)司機(jī)應(yīng)該加速還是減速？

Answer 1

分析 （1）知道汽車處于勻速直線運(yùn)動（平衡狀態(tài)），汽車受平衡力，據(jù)此求阻力大小；
（2）知道牽引力的大小、行駛的距離，利用W=Fs求汽車牽引力所做的功；
根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求汽車牽引力所做功的功率；
（3）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可知，在功率一定時(shí)，力F與速度v成反比．

解答 解：
（1）因?yàn)槠�車做勻速直線運(yùn)動，它受到的牽引力和阻力是一對平衡力，
所以f=F=2400N．
（2）汽車牽引力所做的功：
W=Fs=2400N×900m=2.16×10⁶J，
汽車牽引力做功功率：
P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2.16×1{0}^{6}J}{5×60s}$=7.2×10³W；
（3）根據(jù)P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv可知，在功率一定時(shí)，力F與速度v成反比，司機(jī)采取換低速擋的方法來減小運(yùn)動速度，獲得更大的動力．
答：
（1）汽車受到水平方向的阻力是2400N；
（2）汽車牽引力功率是7.2×10³W；
（3）在功率一定時(shí)，力F與速度v成反比，司機(jī)采取換低速擋的方法來減小運(yùn)動速度，獲得更大的動力．

點(diǎn)評 這是一道關(guān)于速度，功與功率，由平衡條件求阻力的問題，解題時(shí)應(yīng)注意單位換算，是一道綜合性題目．