2024年高中物理新教材同步 必修第二册学习笔记第8章 专题强化　机车的两种启动方式

专题强化机车的两种启动方式[学习目标]1.会分析机车以恒定功率和以恒定加速度启动过程中各物理量的变化(重点)。2.掌握机车启动问题的分析思路和分析方法(难点)。一、以恒定功率启动一汽车在水平路面上以恒定功率P从静止开始加速运动，运动过程中受到的阻力大小为Ff：(1)机车功率指的是合力做功的功率(总功率)还是牵引力做功的功率？(2)汽车在启动过程中速度v、加速度a怎么变化？汽车的最大速度是多大？(3)试在图中定性画出此过程中的v－t图像。________________________________________________________________________________________________________________________________________________例1(2022·宝鸡市金台区高一期末)一列火车总质量m＝500t，机车发动机的额定功率P＝1.2×106W，在水平轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重力的0.01倍，g＝10m/s2，求：(1)列车在水平轨道上行驶的最大速度；(2)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度为v1＝10m/s时，列车的瞬时加速度大小a1；(3)在水平轨道上以36km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率P′；(4)若火车从静止开始，额定功率保持不变启动时，当加速度a＝0.5m/s2时，列车的速度为多大。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________二、以恒定的加速度(牵引力)启动若一汽车在水平路面上以恒定加速度开始启动，额定功率为P额，运动过程中受到的阻力大小为Ff。(1)汽车匀加速运动过程中，牵引力如何变化？汽车的实际功率如何变化？(2)当汽车的实际功率达到额定功率P额时，汽车的速度是多大？此时汽车的速度是否为最大速度？之后功率将如何变化？(3)分析整个运动过程并画出汽车运动的v－t图像。(4)画出整个过程中汽车运动的P－t图像。(5)求出整个过程中汽车的最大速度。________________________________________________________________________________________________________________________________________________例2在水平路面上运动的汽车的额定功率为60kW，若其总质量为5t，在水平路面上所受到的阻力大小恒为5×103N，求：(1)汽车所能达到的最大速度的大小；(2)若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长的时间；(3)若汽车以额定功率启动，则汽车的车速为v1＝2m/s时的加速度多大；(4)若汽车以v2＝6m/s的速度匀速行驶，汽车的实际功率多大。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________机车启动问题中几个物理量的求法分析机车启动问题，要抓住两个核心公式：牛顿第二定律方程F－Ff＝ma，联系着力和加速度；P＝Fv，联系着力和速度。结合v－t图像进行分析。(1)机车的最大速度vm的求法机车最终匀速前进时速度最大，此时a＝0，牵引力F大小等于阻力大小Ff，故vm＝eq\f(P,F)＝eq\f(P,Ff)。(2)匀加速启动持续时间的求法牵引力F＝ma＋Ff，匀加速阶段的末速度vm′＝eq\f(P额,ma＋Ff)，时间t＝eq\f(vm′,a)。(3)瞬时加速度的求法根据F＝eq\f(P,v)求出牵引力，则加速度a＝eq\f(F－Ff,m)。例3(2022·沧州市高一期末)一质量为m＝1000kg、发动机额定功率为40kW的汽车在平直公路上在恒定牵引力作用下由静止启动，启动过程的功率—时间图像如图所示，已知行驶过程中