高考物理（热点+题型全突破）专题6.3 机车启动两种方式的定量计算与定性分析（含解析）(2021年最新整理)

1、2017年高考物理（热点+题型全突破）专题6.3 机车启动两种方式的定量计算与定性分析（含解析）2017年高考物理（热点+题型全突破）专题6.3 机车启动两种方式的定量计算与定性分析（含解析） 编辑整理：尊敬的读者朋友们：这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（2017年高考物理（热点+题型全突破）专题6.3 机车启动两种方式的定量计算与定性分析（含解析）的内容能够给您的工作和学习带来便利。同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。本文可编辑可修改，如果觉得对您

2、有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快 业绩进步，以下为2017年高考物理（热点+题型全突破）专题6.3 机车启动两种方式的定量计算与定性分析（含解析）的全部内容。12专题6。3 机车启动两种方式的定量计算与定性分析在高考考试说明中机械能部分的功和功率知识点是级要求,而该知识点的重要应用就是机车的启动问题，这个问题也是近些年中高考试题中出现的比较频繁的，因此，在高考复习阶段，该问题也是一个热点和难点。【知识点概括】1两种启动方式特点启动方式恒定功率启动恒定加速度启动过程分析阶段一：vfa阶段二：ff阻a0pfvmf阻vm阶段一：a不变f不变vpfv，直到pp额fvm阶段二:vfa阶段三:f

3、f阻a0v达最大值vm运动规律做加速度逐渐减小的变加速直线运动以vm做匀速直线运动以加速度a做匀加速直线运动做加速度逐渐减小的变加速直线运动以vm做匀速直线运动vt图象2.三个重要关系式(1）无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm（式中fmin为最小牵引力，其值等于阻力f阻）。（2）机车以恒定加速度启动的运动过程中，匀加速过程结束时，功率最大，速度不是最大，即vvm。(3）机车以恒定功率运行时，牵引力做的功wpt.由动能定理：ptf阻xek.此式经常用于求解机动车以恒定功率启动过程的位移大小。【题型分类】（1） 以恒定功率启动p一定，v变大，f变小a变小,当a0时，v

4、不变,机车匀速前进，这时fff，而速度vmax 为机车运行的最大速度，以后保持vmax匀速运动。其过程如下:所以机车达到最大速度时a0，fff，pfvmaxffvmax，这一启动过程的vt关系如图所示，其中vmax特别提醒：pfv中f为牵引力，速度达到最大时vmax.该式提供了一种求vmax及ff的方法。【示例1】汽车发动机额定功率为60 kw,汽车质量为5.0103 kg，汽车在水平路面行驶时,受到的阻力大小是车重的0.1倍，试求：(1)汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少?(2）若汽车从静止开始,以0。5 m/s2的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长时间?命题意图：考查

5、对汽车起动的两类问题及过程的分析能力.b级要求。错解分析：（1）对v、f、a、p间相互制约关系分析不透，挖掘不到临界条件和临界状态，（2）在第（2）问中认为功率刚达到最大(即额定功率）时，速度亦达到了最大。解题方法与技巧：（1)汽车以恒定功率起动时，它的牵引力f将随速度v的变化而变化,其加速度a也随之变化,具体变化过程可采用如下示意图表示：由此可得汽车速度达到最大时，a=0,=12 m/s（2）要维持汽车加速度不变，就要维持其牵引力不变，汽车功率将随v增大而增大，当p达到额定功率p额后,不能再增加,即汽车就不可能再保持匀加速运动了。具体变化过程可用如下示意图表示：所以,汽车达到最大速度之前已经

6、历了两个过程：匀加速和变加速，匀加速过程能维持到汽车功率增加到p额的时刻，设匀加速能达到最大速度为v，则此时【答案】见解析（2)以恒定的加速度启动a一定，f一定，v增大,p增大，当p增大到p额时,变为以恒定功率启动，f减小,a减小,v还要增大，直到a0,v最大，fff，vmax，此后匀速。其过程可表示如下：这一运动过程的vt关系如图所示，其中v0p额f，fffma，vmaxp额ff。(3） 机车以恒定加速度启动时的分段处理上图中，0t0段p均匀增加，（pfv，a不变，v均匀增加)，可按匀加速直线运动处理。t0时刻p增至p额，v0p额f。t0t1段pp额,功率不变,ff不变,但牵引力和a变小，此

7、阶段牵引力是变力，牵引力的功为wp(t1t0）。t1时刻后，p额ffvmax成立。特别提醒:(1) 机车以恒定加速度启动时，匀加速结束时的速度，并未达到整个过程的最大速度vmax。（2) pfv中因为p为机车牵引力的功率，所以对应的f是牵引力并非合力，这一点应引起注意。（3） 只有当汽车匀速运动时，fff。【典例2】质量为m 4。0103 kg的汽车，发动机的额定功率为p40 kw,汽车从静止开始以a0.5 m/s2的加速度行驶，所受阻力f阻2。0103 n,则汽车匀加速行驶的最长时间为多少?汽车可能达到的最大速度为多少？【思路点拨】汽车从静止开始的加速运动可以分为两个阶段.第一阶段中，汽车从

8、静止开始，以恒定加速度a作匀加速直线运动。在这一个阶段中，汽车发动机的牵引力为恒力，即fmaf阻，这里f阻为运动中受到的大小恒定的阻力。由于发动机功率pfv（maf阻）v,汽车的速度从零逐渐增大,所以发动机的功率是从零逐渐增大到额定功率。第二阶段中,由于发动机的功率已经达到最大值,随着运动速度不断增大,牵引力逐渐变小，汽车的加速度也随之变小。这一阶段中汽车加速度逐渐减小而速度仍不断增大。当发动机的牵引力等于阻力时，汽车有最大速度.【答案】20 s 20 m/s【解析】设汽车匀加速行驶时，汽车发动机牵引力为f，则根据牛顿第二定律ff阻ma得fmaf阻4.01030。5 n2。0103 n4。01

9、03 n，设汽车匀加速运动过程的末速度为v,由pfv得v m/s10 m/s根据运动学公式vat，有t s20 s当汽车加速度为零时，汽车有最大速度vmax，此时，牵引力ff阻,则vmax m/s20 m/s。【易误警示】把汽车在匀加速运动过程中的末速度当成汽车运动过程中可能达到的最大速度是解答本题时易犯的错误.【典例3】如图所示,为修建高层建筑常用的塔式起重机在起重机将质量m5103 kg的重物竖直吊起的过程中,重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a0。2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时,保持该功率直到重物做vm1.02 m/s的匀速直线运动取g10 m/s2，不计额外

10、功.求：(1) 起重机允许输出的最大功率。（2） 重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。【答案】(1）5.1104 w(2）5 s2.04104 w （2） 匀加速运动结束后,起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为f，速度为v1，匀加速运动经历的时间为t1，有:p0fv1fmgmav1at1联立以上各式并代入数据,得t15 st2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为p，则有v2atpfv2联立以上各式并代入数据，得p2.04104 w.【精选针对训练】1。 (2015海南单科3）假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机

11、的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（）a4倍 b2倍c。倍 d.倍【答案】d【解析】设f阻kv，当阻力等于牵引力时,速度最大，输出功率变化前，有pfvf阻vkvvkv2，变化后有2pfvkvvkv2，联立解得vv，d正确。2. 质量为m的汽车行驶在平直的公路上，在运动过程中所受阻力不变.当汽车的加速度为a,速度为v时发动机的功率为p1，则当功率恒为p2时，汽车行驶的最大速度为()a。 b.c. d。【答案】b 3. 铁路提速要解决许多具体的技术问题,其中提高机车牵引力功率是一个重要的问题。若匀速行驶时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f kv2,那么,当列车分别以120

12、km/h和40 km/h 的速度在水平直轨道上匀速行驶时，机车的牵引力功率之比为()a3：1 b9:1 c27：1 d81：1【答案】c【解析】根据公式pfvkv3,可得列车分别以120 km/h和40 km/h的速度匀速行驶时,机车的牵引力功率之比为27:1.3。 把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车厢叫做动车。而动车组是几节自带动力的车厢（动车)加几节不带动力的车厢(也叫拖车）编成一组。假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率都相等.若2节动车加6节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h，

13、则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为（)a120 km/h b240 km/h c360 km/h d480 km/h【答案】c 4。 汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为p.快进入闹市区时，司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶。下面四个图象中,哪个图象正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系（） 【答案】c【解析】功率减小一半后,汽车做加速度越来越小的减速运动，最终匀速运动。5。如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图象,oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，则下述说法正确的是

14、()a0t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定bt1t2时间内汽车牵引力逐渐增大ct1t2时间内的平均速度为 (v1v2）d在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值，t2t3时间内牵引力最小【答案】d6。（2015课标全国)一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率p随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f阻恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中，可能正确的是(）【答案】a【解析】在vt图象中，图线的斜率代表汽车运动时的加速度，由牛顿第二定律可得：在0t1时间内,f阻ma，当速度v不变时，加速度a为零，在vt图象中为一条水平线;当速度v变大时，加速度a变小，

15、在vt图象中为一条斜率逐渐减小的曲线，选项b、d错误；同理，在t1t2时间内，f阻ma，图象变化情况与0t1时间内情况相似，由于汽车在运动过程中速度不会发生突变，故选项c错误，选项a正确。7. 质量为2 000 kg、额定功率为80 kw的汽车，在平直公路上行驶中的最大速度为20 m/s.若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2 m/s2，运动中的阻力不变求：（1） 汽车所受阻力的大小；(2） 3 s末汽车的瞬时功率;(3) 汽车做匀加速运动的时间；（4） 汽车在匀加速运动中牵引力所做的功【答案】(1)4 000 n（2)4.8104 w(3）5 s（4)2105 j8。 汽车质量为2 000 kg，汽车发动机的额定功率为80 kw,它在平直公路上行驶的最大速度为20 m/s，现在汽车在该公路上由静止开始以2 m/s2的加速度做匀加速直线运动，若汽车运动中所受的阻力是恒定的,求：（1）汽车所受阻力是多大；（2）这个匀加速过程可以维持多长时间；（3)开始运动后的第3秒末，汽车的瞬时功率为多大。【答案】（1）4103 n（2)5