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(20分)

如图所示,质量为的汽车以恒定功率从点出发,先沿着长度为,倾角为的斜面运动到(其受到的阻力为车重倍),随后沿着长度为的水平面运动到(其受到的阻力为车重倍)。若和足够长,汽车在、段最后均可达到匀速行驶。求:

(1)       汽车在段和段达到匀速行驶时,其速度和分别为多大?耗时分别为多少?

(2)       为了省油,汽车发动机在段至少还需工作多久才能到达点。

(3)       若汽车可先沿着长度为的水平面运动(其受到的阻力为车重倍),随后沿着长度为,倾角为的斜面运动到点(其受到的阻力为车重倍)。为简单计,设,请问与原路径相比,哪个更省时,为什么?

(20分)

(1)、在区间,汽车可达到匀速,由力学知识可得             

耗时,由

                                   

在段:达到匀速时,同理                                               

则耗时,由

可以求出                            

(2) 因为汽车在区间速度已经达到匀速,若以为初速滑行汽车不能达到点。假设汽车发动机在段至少还需工作时间,才能使得汽车恰好能到达点。根据动能定理:

                      

求出                                                 

若汽车以为初速汽车滑行能达到点,则,汽车发动机在段工作时间为

                                                                         

(3)两个路径中汽车克服阻力做功相同。根据动能定理,

                                                       

可知汽车到达点,末速度越大,汽车发动机工作时间越长。汽车沿原路径到达点,最后车速为,而汽车沿新路径到点,末速度为。因为

                                                                    

 所以汽车沿原路径耗时更多。Ks*5u                                                

评分标准:~式各2分, 式 4分, ~式各2分

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