题目
一辆汽车从静止出发,在平直公路上加速前进的过程中,如果发动机的功率一定,阻力大小不变,那么,下面哪一个说法是正确的?A. 汽车的加速度与它的速度成正比.B. 汽车的加速度与它的速度成反比.C. 汽车的加速度是不变的.D. 汽车的加速度不断减小.
一辆汽车从静止出发,在平直公路上加速前进的过程中,如果发动机的功率一定,阻力大小不变,那么,下面哪一个说法是正确的?
A. 汽车的加速度与它的速度成正比.
B. 汽车的加速度与它的速度成反比.
C. 汽车的加速度是不变的.
D. 汽车的加速度不断减小.
题目解答
答案
D. 汽车的加速度不断减小.
解析
本题考查机车启动问题,解题的关键在于结合功率公式、牛顿第二定律,分析汽车速度变化时牵引力和加速度的变化情况。
- 首先明确功率公式:
- 发动机功率$P$、牵引力$F$和速度$v$之间的关系为$P = Fv$。因为发动机功率$P$一定,所以牵引力$F=\frac{P}{v}$。由此可知,随着汽车速度$v$的增大,牵引力$F$会减小。
- 然后根据牛顿第二定律分析加速度:
- 汽车在平直公路上运动,受到牵引力$F$和阻力$f$,根据牛顿第二定律$F_{合}=ma$,这里$F_{合}=F - f$,即$F - f=ma$,那么加速度$a=\frac{F - f}{m}$。
- 由于阻力$f$大小不变,质量$m$也不变,而前面已得出随着速度$v$增大,牵引力$F$减小,所以$F - f$的值会减小,进而加速度$a$会不断减小。
- 最后分析各选项:
- 选项A:由$a=\frac{F - f}{m}=\frac{\frac{P}{v}-f}{m}$可知,加速度$a$与速度$v$不是成正比关系,所以A错误。
- 选项B:同理,加速度$a$与速度$v$不是成反比关系,所以B错误。
- 选项C:因为牵引力$F$随速度$v$变化,所以加速度$a$是变化的,不是不变的,所以C错误。
- 选项D:如前面分析,加速度$a$不断减小,所以D正确。