题目

我国的动车技术已达世界先进水平，“高铁出海”将在我国“一带一路”倡议构想中占据重要一席。所谓的动车组，就是把带动力的动力车与非动力车按照预定的参数组合在一起。某中学兴趣小组在模拟实验中用4节小动车和4节小拖车组成动车组，总质量为m=2kg，每节动车可以提供P0=3W的额定功率，开始时动车组先以恒定加速度 启动做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动，直至动车组达到最大速度vm=6m/s并开始匀速行驶，行驶过程中所受阻力恒定，求： （1） 动车组所受阻力大小和匀加速运动的时间； （2） 动车组变加速运动过程中的时间为10s，求变加速运动的位移。 答案： 解：设动车组在运动中所受阻力为f，动车组的牵引力为F，动车组以最大速度匀速运动时：F= 动车组总功率： P=Fvm ，因为有4节小动车，故 P=4P0   联立解得：f=2N 设动车组在匀加速阶段所提供的牵引力为Fʹ，匀加速运动的末速度为 v′ 由牛顿第二定律有： F′−f=ma 动车组总功率： P=F′v′ ，运动学公式： v′=at1 解得匀加速运动的时间： t1=3s 解：设动车组变加速运动的位移为x，根据动能定理：    Pt−fx=12mvm2−12mv′2 解得：x=46.5m

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