格物学 力学牛顿运动定律的综合应用

动力学中的整体法与隔离法-牛顿运动定律的综合应用知识点课后进阶自测题答案-黑龙江省等高中物理,平均正确率36.0%

2025-09-03
动力学中的整体法与隔离法-牛顿运动定律的综合应用知识点课后进阶自测题答案-黑龙江省等高中物理,平均正确率36.0%
7、['动力学中的整体法与隔离法', '受力分析', '平均功率与瞬时功率']

正确率40.0%有一动车质组由$${{8}}$$节质量相等的车厢连接而成,其中第$${{1}}$$节和第$${{7}}$$节车厢为动力车厢,额定功率均为$${{P}_{0}}$$,动车组在水平直铁轨上从静止开始匀加速启动,动力车厢均达到额定功率后,保持功率不变继续行驶直至达到最大速度,若启动阶段每节动力车厢的牵以力恒为$${{F}}$$,行驶中每节车厢受到的阻力力恒为$${{f}}$$,该动车组(

D

A.能达到的最大速度为$$\frac{P_{0}} {F}$$

B.能达到的最大速度为$$\frac{P_{0}} {f}$$

C.启动阶段第$${{7}{、}{8}}$$节车厢间的拉力大小为$${{F}}$$

D.启动阶段第$${{7}{、}{8}}$$节车厢间的拉力大小为$$\frac{F} {4}$$

动车组由8节质量相等的车厢组成,每节车厢质量为m。第1节和第7节为动力车厢,额定功率均为$$P_0$$。启动阶段为匀加速,每节动力车厢牵引力恒为$$F$$,每节车厢阻力恒为$$f$$。

分析选项:

A和B选项关于最大速度:当动车组达到最大速度时,牵引力等于总阻力。两节动力车厢总功率为$$2P_0$$,总阻力为$$8f$$。由$$P = Fv$$,此时牵引力$$F_t = \frac{{2P_0}}{{v}}$$,且$$F_t = 8f$$,解得$$v = \frac{{2P_0}}{{8f}} = \frac{{P_0}}{{4f}}$$。但选项A为$$\frac{{P_0}}{{F}}$$,B为$$\frac{{P_0}}{{f}}$$,均不匹配实际结果$$\frac{{P_0}}{{4f}}$$,故A和B均错误。

C和D选项关于启动阶段第7、8节车厢间拉力:启动阶段匀加速,设加速度为a。对整体,总牵引力为$$2F$$,总阻力为$$8f$$,由牛顿第二定律:$$2F - 8f = 8ma$$,得$$a = \frac{{2F - 8f}}{{8m}} = \frac{{F - 4f}}{{4m}}$$。

对第8节车厢分析:仅受第7节对它的拉力$$T$$和阻力$$f$$,由牛顿第二定律:$$T - f = ma$$。代入a:$$T - f = m \cdot \frac{{F - 4f}}{{4m}} = \frac{{F - 4f}}{{4}}$$,解得$$T = \frac{{F - 4f}}{{4}} + f = \frac{{F - 4f + 4f}}{{4}} = \frac{{F}}{{4}}$$。

因此拉力大小为$$\frac{{F}}{{4}}$$,D选项正确,C选项错误。

最终结论:D选项正确。

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