如图所示,质量为2.5t的汽车在平直的公路上匀速行驶,在其前方有一固定的测速仪向汽车发出两次短促的超声波信号,第一次发出信号到接收到信号用时0.6s,第二次发出信号到接收到信号用时0.4s,测出汽车的速度为34m/s。已知汽车在公路上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.02倍,超声波的速度为340m/s。(g取10N/kg)
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求:
(1)汽车匀速行驶时受到的牵引力;
(2)汽车匀速行驶10s内牵引力做的功;
(3)测速仪两次发出信号的时间间隔。
解析:
(1)汽车的重力:
G=mg=2.5×103kg×10N/kg=2.5×104N
汽车受到的阻力:
F阻=0.02G=0.02×2.5×104N=500N
汽车匀速直线行驶时,汽车受到的阻力和牵引力是平衡力:
F=F阻=500N
(2)汽车10s内行驶的距离:
s=V车t=34m/s×10s=340m
牵引力做功:
W=Fs=500N×340m=1.7×105J
(3)汽车接收到第一次信号时,汽车距测速仪:
s1=V声t1=340m/s×=102m
则汽车接收到第二次信号时,汽车距测速仪:
s2=V声t2=340m/s×=68m
因此汽车在两次信号的间隔过程中行驶:
s'=s1-s2=102m-68m=34m
设测速器发出两次信号时间差为△t,
汽车行驶34m共用时间:
t=△t-t1 +t2=△t- =△t-0.1s
汽车的车速:
解得测速仪两次发出信号的时间间隔:
△t=1.1s
故
(1)汽车匀速行驶时受到的牵引力500N;
(2)汽车匀速行驶105内牵引力做的功1.7×105];
(3)测速仪两次发出信号的时间间隔1.1s。
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