Question

在平直的公路上，一輛汽車(chē)正以20m/s 的速度勻速行駛，所受阻力為 5×10³N．因 前方出現(xiàn)事故，司機(jī)立即剎車(chē)，直到汽車(chē)停下，已知汽車(chē)的質(zhì)量為 3×10³kg，剎車(chē)時(shí)汽車(chē) 所受的阻力為1.5×10⁴N，求：
（1）勻速行駛時(shí)汽車(chē)的牽引功率；
（2）從開(kāi)始剎車(chē)到最終停下，汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間；
（3）從開(kāi)始剎車(chē)到5s末，汽車(chē)前進(jìn)的距離．（從開(kāi)始剎車(chē)開(kāi)始計(jì)時(shí)）

Answer 1

解：（1）汽車(chē)勻速時(shí)，牽引力F=F_阻=5×10³N
則汽車(chē)的牽引功率P=Fv=5×10³N×20m/s=1×10⁵W
（2）對(duì)車(chē)受力分析，受到重力、支持力和摩擦力，根據(jù)牛頓第二定律，有f=ma
解得 a==5m/s²
即剎車(chē)時(shí)汽車(chē)的加速度大小為5m/s²．
車(chē)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，根據(jù)速度-時(shí)間公式，有t==4s
即從開(kāi)始剎車(chē)到最終停下，汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為4s．
（3）由上可知，從開(kāi)始剎車(chē)到5s末，汽車(chē)前進(jìn)的距離等于汽車(chē)前進(jìn)的總距離，即等于4s內(nèi)通過(guò)的位移大小，根據(jù)速度-位移公式，有
x₅=x₄==m=40m
答：
（1）勻速行駛時(shí)汽車(chē)的牽引功率是1×10⁵W；
（2）從開(kāi)始剎車(chē)到最終停下，汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是4s；
（3）從開(kāi)始剎車(chē)到5s末，汽車(chē)前進(jìn)的距離是40m．
分析：（1）勻速行駛時(shí)汽車(chē)的牽引力與阻力平衡，由平衡條件得到牽引力F的大小，由功率公式P=Fv求出牽引力的功率．
（2）根據(jù)牛頓第二定律列式求解加速度；由運(yùn)動(dòng)學(xué)速度時(shí)間公式列式計(jì)算時(shí)間；
（3）根據(jù)位移時(shí)間公式或速度位移公式列式求解即可汽車(chē)前進(jìn)的距離．
點(diǎn)評(píng)：本題關(guān)鍵是對(duì)物體受力分析，根據(jù)牛頓第二定律求解出加速度后，運(yùn)用速度時(shí)間公式和速度位移公式列式求解．