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公园里有一种叫“青蛙跳”的大型娱乐设施,可以让娱乐者亲身感受到超重和失重,简化图如图所示.现简化如下:一个固定在水平地面上的金属架,一根不计重力的钢绳,绕在电动机上,通过光滑的定滑轮与座椅和保护装置连接.已知小孩和座椅及保护装置(看成整体)的总质量为m,电动机的牵引力的功率恒为P,从静止开始经时间t速度达到最大.不计一切阻力,金属架足够高.求:
(1)整体运动的最大速度vm
(2)此过程中整体克服重力做的功;
(3)整体的速度为
vm
2
时加速度的大小.
(1)当牵引力等于重力时,速度最大,vm=
P
mg

(2)在整个过程中由动能定理得Pt-WG=
1
2
mv2m

WG=Pt-
P2
2mg2

(3)此时的牵引力为P=Fv
F=
P
vm
2
=
2P
vm

由牛顿第二定律得F-mg=ma
代入数据解得a=g
答:(1)整体运动的最大速度vm
P
mg

(2)此过程中整体克服重力做的功Pt-
P2
2mg2

(3)整体的速度为
vm
2
时加速度的大小为g.
练习册系列答案
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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

当前世界上已经发明了较成熟的电动自行车,它以其无污染、节能、方便、环保、便宜而大受我国及世界人们的喜爱,当前我国的北京、上海等大部分城市和地区,电动自行车已经成为普通百姓出行的常用交通工具,随着技术的不断进步,可以预见将来将是电动汽车的时代。某品牌电动自行车的铭牌如下:
车型:20吋(车轮直径:508 mm)
电池规格:36 V  12 Ah(蓄电池)
整车质量:40 kg
额定转速:210 r/min(转/分)
外形尺寸:L 1800 mm×W 650 mm×H 1100 mm
充电时间:2~8 h
电机:后轮驱动、直流永磁式电机
额定工作电压/电流:36 V/5 A
根据此铭牌中的有关数据,有关该电动自行车的功率的说法中,正确的是:
A.该电动自行车的额定功率为18W
B.可知该车的额定时速约为30 km/h
C.若该电动自行车以额定功率行驶,可以行驶12h
D.若该电动自行车以额定功率行驶,可以行驶2.4h

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

汽车发动机的额定功率为60kw,汽车的质量为l×103kg,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车的重力的0.2倍,若汽车始终保持额定的功率不变,取g=10m/s2,则从静止起动后:
(1)汽车做什么运动;
(2)汽车所能达到的最大速度是多少;
(3)当汽车的加速度为1m/s2时,汽车的速度是多少.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:单选题

汽车的质量为4吨,最大功率为100kw,在平直的公路上能达到的最大速度是25m/s,现让汽车由静止开始先以1m/s2匀加速起动到最大功率,再以恒定功率加速到最大速度,整个过程中汽车所受的阻力大小不变,则当汽车的速度为15m/s时汽车的实际功率为(  )
A.120kwB.100kwC.80kwD.60kw

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

汽车在平直的公路上行驶,功率与时间的关系如图所示,已知0-t1时间内汽车做匀速直线运动,速度为v0,设汽车运动过程中受到的阻力始终不变,则从t1时刻起关于汽车的运动情况,下列说法正确的是(  )
A.从t1时刻起汽车做匀减速直线运动,速度减为
1
2
v0后保持匀速
B.从t1时刻起汽车做加速度减小的减速直线运动,速度减为
1
2
v0后保持匀速
C.从t1时刻起有一段时间牵引力做的功小于汽车克服摩擦力做的功
D.从t1时刻起有一段时间牵引力做的功大于汽车克服摩擦力做的功

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科目:高中物理 来源:不详 题型:多选题

一个质量m=10kg的物体静止在水平面上,在F=20N的水平恒力作用下开始运动,已知物体与水平面间的动摩擦因数μ﹦0.1,重力加速度g=10m/s2,则1秒末拉力的功率PF和摩擦力的功率Pf分别为(  )
A.PF=10WB.PF=20WC.Pf=1OWD.Pf=20W

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

汽车质量5t,为60KW,当汽车在水平路面上行驶时,受到的阻力是车重的0.1倍,g取10m/s2,问;
(1)汽车在此路面上行驶所能达到的最大速度是多少?
(2)若汽车从静止开始,保持以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?
(3)若汽车从静止开始,保持额定功率做加速运动,10s后达到最大速度,求此过程中汽车的位移.

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科目:高中物理 来源:不详 题型:问答题

如图甲所示,质量为1kg的物体置于固定斜面上,对物体施以平行于斜面向上的拉力F,1s末后将拉力撤去,物体运动的vt图象如图乙所示,试求:
(1)拉力F做的功;
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科目:高中物理 来源:不详 题型:填空题

一质量为m的物体沿倾角为θ的光滑斜面由静止下滑,则t秒内支持力的功率______,t秒末重力的功率为______.

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