一辆电动自行车,蓄电池一次充足电后可向电动机提供E0=1.5×106J的能量,电动机的额定输出功率为P=120w.已知电动车(含电池)的质量m=40kg,最大载重(即骑车人和所载货物的最大

首页 > 考试 > 物理 > 高中物理 > 牛顿第二定律/2022-10-29 / 加入收藏 / 阅读 [打印]

◎ 题目

一辆电动自行车,蓄电池一次充足电后可向电动机提供E0=1.5×106J的能量,电动机的额定输出功率为P=120w.已知电动车(含电池)的质量m=40kg,最大载重(即骑车人和所载货物的最大总质量)M=120kg.现有质量为m0=60kg的人骑此电动车在无风的平直公路行驶,所受阻力f是车辆总重力的0.03倍,设车电动机的效率是80%,则这辆车充足一次电后,
(1)不载货物时,在电力驱动下能行驶的最大路程是多少?
(2)不载货物时,在电力驱动下从静止开始以a=0.2m/s2加速度匀加速前进的最长时间是多少?
(3)当车承载最大载重,并以电动机的额定功率由静止启动,经3.5s车速达到v=1.5m/s,此时车的加速度多大?车驶过的路程多大?

◎ 答案

(1)空载时骑车行驶的最小牵引力:F1=f1=0.03(m+m0)g=30N
由功能关系有:F1S1=ηE0           
得  S1=
ηE
F1
=
0.8×1.5×106
30
=4×104m

(2)由牛顿第二定律知:F2-f1=(m+m0)a
得 F2=f1+(m0+m)a=30N+(60+40)×0.2=50N
匀加速运动的最大速度为 v1=
P
F2
=
120
50
=2.4m/s

匀加速的运动时间为t=
v1
a
=
2.4
2
s=1.2s
(3)当车承载最大载重时,设牵引力为F3,所受阻力为f2=0.03(m+m0+M)g=48N
则由牛顿第二定律知:F3-f2=(m+m0+M)a 
又  F3=
P
v3
=
120
1.5
=80N

联立以上三式得a=0.2m/s2
根据动能定理得:
 pt-f2s=
1
2
(M+m)v2

解得,s=5m
答:
(1)不载货物时,在电力驱动下能行驶的最大路程是4×104m.
(2)不载货物时,在电力驱动下从静止开始以a=0.2m/s2加速度匀加速前进的最长时间是1.2s.
(3)当车承载最大载重,并以电动机的额定功率由静止启动,经3.5s车速达到v=1.5m/s,此时车的加速度是0.2m/s2.车驶过的路程是5m.

◎ 解析

“略”

◎ 知识点

    专家分析,试题“一辆电动自行车,蓄电池一次充足电后可向电动机提供E0=1.5×106J的能量,电动机的额定输出功率为P=120w.已知电动车(含电池)的质量m=40kg,最大载重(即骑车人和所载货物的最大…”主要考查了你对  【匀变速直线运动的速度与时间的关系】,【牛顿第二定律】,【动能定理】  等知识点的理解和应用能力。关于这些知识点的“档案”,你可以点击相应的链接进行查看和学习。

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