计算题规范练 11.低碳、环保是未来汽车的发展方向.某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机,将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中,以达到节能的目的.在某次测试中,汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机,测出了汽车动能 Ek与位移 s 的关系图象如图所示,其中①是关闭储能装置时的关系图线.②是开启储能装置时的关系图线,已知汽车的质量为1 000 kg,设汽车运动过程中所受地面的阻力恒定,空气阻力不计,根据图象所给的信息,求: (1)汽车的额定功率; (2)汽车加速运动的时间; (3)汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能. 解析:(1)汽车行驶过程中,所受地面的阻力对应关闭储能装置 Ek s 图线①的斜率大小 阻力 Ff=ΔEkΔs =8×105 J11-7×102 m=2×103 N 汽车匀速行驶的动能 Ek=12mv2m 代入数据解得 vm=40 m/s 汽车的额定功率 P 额=Fv=Ffvm=80 kW
(2)汽车在加速阶段发生的位移 s1=500 m 根据动能定理得 P 额 t-Ffs1=12mv2m-12mv20 解得 t=16
(3)开启储能装置后,汽车向前减速运动的位移减少 Δs=(11-8
5)×102 m=2
5×102 m 储能装置后向蓄电池提供的电能 ΔE=FfΔs=5×105 J
答案:(1)80 kW (2)16
25 s (3)5×105 J 2.如图所示,在倾角 θ=30°,足够长的光滑绝缘斜面上,用长为 2L 的绝缘轻杆连接两个质量均为 m 的带电小球 A 和B(均视为质点),A 球的带电荷量为+3q,B 球带电荷量为-2q,两球组成一带电系统.虚线 MN 与 PQ 平行且相距 3L,在虚线MN、PQ 间加上平行斜面向上的匀强电场,场强 E=mgq
现将带电小球 A 和 B 放在斜面上,A 球刚好在电