Question

下圖是一個遙控電動小車在水平直軌道上運動的v-t圖象，圖中2s～10s時間段的圖象為曲線，其余時間段均為直線．已知小車運動過程中所受阻力不變，在2s～14s時間段內(nèi)小車的功率保持不變，在14s末停止供電而讓小車自由滑行，小車的質(zhì)量為1.0kg．求：
（1）小車所受到的阻力；
（2）小車勻速行駛階段牽引力的功率；
（3）小車在加速運動過程中（指圖象中0～10秒內(nèi)）位移的大小．

Answer 1

【答案】分析：（1）小車在14s～18s內(nèi)水平方向上僅受阻力，做勻減速直線運動，根據(jù)速度時間圖線求出勻減速直線運動的加速度，再根據(jù)牛頓第二定律求出阻力的大小．
（2）當小車勻速行駛時，牽引力等于阻力，根據(jù)P=Fv=fv求出牽引力的功率．
（3）0～2s內(nèi)的位移可以根據(jù)圖線與時間軸所圍成的面積進行求解，2s～10s內(nèi)的位移，抓住功率不變，根據(jù)動能定理求出位移，從而得出小車在加速運動過程中位移的大小．
解答：解：（1）在14s～18s時間段，由圖象可得：

F_f=ma=-1.0×1.5N=-1.5N（負號表示力的方向與運動方向相反）
（2）在10s～14s小車做勻速運動，牽引力大小F與F_f大小相等F=1.5N   
P=Fv=1.5×6W=9W               
（3）速度圖象與橫軸之間的“面積”等于物體運動的位移
0～2s內(nèi)×2×3m=3m               
2s～10s內(nèi)根據(jù)動能定理

解得x₂=39m
∴加速過程中小車的位移大小為：x=x₁+x₂=42m
答：（1）小車所受到的阻力為1.5N．
（2）小車勻速行駛階段牽引力的功率為9W．
（3）小車在加速運動過程中位移的大小為42m．
點評：解決本題的關鍵能夠通過圖線知道小車在整個運動過程中的規(guī)律，綜合牛頓第二定律和動能定理進行求解．