高中 | 动能定理解决直线问题 题目答案及解析

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必修2

第七章 机械能守恒定律

7.7 动能和动能定理

动能定理解决直线问题

某人驾驶小型汽车行驶在平直的封闭测试道路上,$t=0$时刻开始无动力滑行,一段时间后以恒定功率加速行驶,车速达到最大后保持匀速,$v − t$图像如图所示。汽车与人的总质量为$1 \times 10^{3}\;\rm kg$,行驶中受到的阻力保持不变,则$(\qquad)$

["

汽车行驶中所受阻力大小为$2 \\times 10^{3}\\;\\rm N$

","

$1\\;\\rm s ∼11\\;\\rm s$内汽车的功率为$10\\;\\rm kW$

","

$1\\;\\rm s ∼11\\;\\rm s$内汽车的位移为$75\\;\\rm m$

","

汽车加速过程中速度为$6\\;\\rm m/s$时的加速度大小为$0.5\\;\\rm m/s^{2}$

"]
[["AD"]]

$\rm A$.根据题意,由图像可得,汽车无动力滑行时的加速度大小为$a_{1}=\dfrac{\Delta v}{\Delta t}=2\;\rm m/s^{2}$

由牛顿第二定律可得,汽车行驶中所受阻力大小为$f=ma_{1}=2 \times 10^{3}\;\rm N$,故$\rm A$正确;

$\rm B$.根据题意,由图可知,当$t=11\;\rm s$时,汽车达到最大速度$7.5\;\rm m/s$,此时汽车的牵引力为$F=f=2 \times 10^{3}\;\rm N$

汽车的功率为$P=Fv_{\rm m}=1.5 \times 10^{4}\;\rm W=15\;\rm kW$,故$\rm B$错误;

$\rm C$.根据题意,设$1\;\rm s ∼ 11\;\rm s$内汽车的位移为$x$,由动能定理有$P\left( t_{2}-t_{1} \right)-fx=\dfrac{1}{2}mv_{\text{m}}^{2}-\dfrac{1}{2}mv_{1}^{2}$

代入数据解得$x=67.1875\;\rm m$,故$\rm C$错误;

$\rm D$.汽车加速过程中速度为$6\;\rm m/s$时,牵引力为$F_{1}=\dfrac{P}{v}=2.5 \times 10^{3}\;\rm \text{N}$

由牛顿第二定律有$a=\dfrac{F_{1}-f}{m}=0.5\;\rm m/s^{2}$,故$\rm D$正确。

故选:$\rm AD$

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