Question

1．2015年9月20日，F(xiàn)₁世界一級方程式賽車新加坡站開賽，比賽驚險刺激．如圖甲所示，質量為5×10³kg的賽車在水平路段ab上正以30m/s的速度向左勻速運動，賽車前方的水平路段bc較粗糙，賽車通過整個abc路段的v-t圖象如圖乙所示，在t=30s時恰好到達c點，運動過程中賽車發(fā)動機的輸出功率保持不變，假設賽車在兩路段上受到的阻力（含地面摩擦力和空氣阻力等）各自有恒定的大小，可將賽車看成質點，g取10m/s²．求：
（1）若賽車在ab路段上運動時所受的阻力是自身重力的0.1倍，則賽車的輸出功率多大？
（2）路段bc的長度是多少米？（結果保留小數(shù)點后一位）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)題意求得摩擦力大小，再根據(jù)共點力的平衡關系可求得拉力，則由P=Fv可求得功率；
（2）根據(jù)平衡條件及功率公式可求得阻力，再由動能定理即可求得bc段的長度．

解答 解：（1）賽車在ab路段上運動時所受的阻力f₁=kmg=0.1×5×10²×10N=500N
汽車在ab路段時勻速運動，有F₁=f₁=500 N
賽車的功率，P=F₁v₁=500N×30 m/s=15 kW
（2）汽車在bc路段時，勻速運動時有F₂=f₂，P=F₂v₂，
f₂=$\frac{P}{{v}_{2}}$
聯(lián)立解得：f₂=750N
在bc段的時間是t=20s，
由動能定理得：$Pt-{f_2}{s_1}=\frac{1}{2}mv_2^2-\frac{1}{2}mv_1^2$
解得s₁=566.7m
答：（1）若賽車在ab路段上運動時所受的阻力是自身重力的0.1倍，則賽車的輸出功率為15kW；
（2）路段bc的長度是566.7m．

點評 本題考查動能定理及功率公式的應用，要注意明確機車輸出功率恒定時，可由W=Pt求出機車牽引力所做的功．