题目
6.为贯彻"低碳环保"绿色理念,"共享电动车"广受大家喜爱.若电动车能够达到的最大速度为v,一位市民-|||-在平直公路上仅靠电机驱动电动车以额定功率从静止启动.已知电动车所受的阻力是人和车总重力的-|||-dfrac (1)(10) ,=10m/(s)^2, 当车速为 dfrac (v)(2) 时,人和车的瞬时加速度为 ()-|||-A. /(s)^2 B. /(s)^2 C. /(s)^2 D. /(s)^2

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查机车启动模型中的恒定功率启动问题,涉及功率公式、牛顿第二定律的应用,以及阻力与重力关系的理解。
解题核心思路:
- 最大速度分析:当电动车达到最大速度时,牵引力等于阻力,由此可求出额定功率。
- 功率恒定条件:在恒定功率下,速度变化时牵引力会变化,需通过功率公式求出特定速度下的牵引力。
- 加速度计算:利用牛顿第二定律,结合牵引力与阻力的差值求加速度。
破题关键点:
- 明确最大速度条件:$P = F_{\text{牵}} \cdot v_{\text{max}}$,此时$F_{\text{牵}} = F_{\text{f}}$。
- 功率恒定时的牵引力与速度关系:$P = F \cdot v$,速度减半时牵引力加倍。
- 加速度公式:$a = \frac{F_{\text{牵}} - F_{\text{f}}}{m}$,需注意质量$m$的消去技巧。
步骤1:确定最大速度时的功率
当电动车达到最大速度$v$时,牵引力等于阻力,即:
$P = F_{\text{牵}} \cdot v = F_{\text{f}} \cdot v$
已知阻力$F_{\text{f}} = \frac{1}{10}mg$,代入得:
$P = \frac{mg}{10} \cdot v$
步骤2:求速度为$\frac{v}{2}$时的牵引力
当速度为$\frac{v}{2}$时,功率仍为额定功率$P$,根据功率公式:
$P = F \cdot \frac{v}{2}$
联立步骤1中的$P$表达式,得:
$\frac{mg}{10} \cdot v = F \cdot \frac{v}{2}$
解得牵引力:
$F = \frac{2mg}{10} = \frac{mg}{5}$
步骤3:应用牛顿第二定律求加速度
此时牵引力$F = \frac{mg}{5}$,阻力$F_{\text{f}} = \frac{mg}{10}$,根据牛顿第二定律:
$F - F_{\text{f}} = ma$
代入得:
$\frac{mg}{5} - \frac{mg}{10} = ma$
两边约去$m$,整理得:
$a = \frac{g}{10} = \frac{10}{10} = 1 \, \text{m/s}^2$