高中物理难点机车启动问题

1、高中物理难点机车启动问题难点分析： a、F、p、v四个物理量间相互联系、相互制约.机车起动分两类：（1）以恒定功率起动；（2）以恒定牵引力起动.（1） 以恒定功率起动P=Fv，所以加速度一定是变化的。Ø 速度不断增加，F减小，所以加速度逐渐减小Ø 阻力存在，牵引力F减小到与阻力相等时，不能再减小，合力为零，匀速运动Ø 汽车达到最大速度时a=0，F=f,P=Fvm=fvm.（2）以恒定牵引力起动（或以恒定加速度启动），P=Fv <额定功率PmØ 匀加速Ø 当功率增大到额定功率Pm后，变加速（a） Ø 速度增大到一定程度后， （a=

2、0）匀速.例1.汽车以恒定功率P由静止出发，沿平直路面行驶，最大速度为v，则下列判断正确的是A.汽车先做匀加速运动，最后做匀速运动B.汽车先做加速度越来越大的加速运动，最后做匀速运动C.汽车先做加速度越来越小的加速运动，最后做匀速运动D.汽车先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动解析：汽车以恒定功率P由静止出发，根据功率与速度关系式P=Fv，F为牵引力Ø 当功率P一定时，速度v越大，牵引力F越小，Ø 刚开始速度很小，牵引力F很大，牵引力F大于阻力，合力向前，加速度向前，物体做加速运动Ø 随着速度的增加，牵引力F不断变小，合力也变小，加速度也变小Ø 当

3、牵引力F减小到等于阻力时，加速度减为零，速度达到最大，之后物体做匀速直线运动故选C例2.汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的0.01倍，当速度为4 m/s时，加速度为0.4 m/s2.若保持此时的功率不变继续行驶，汽车能达到的最大速度是_m/s. （g取10 m/s2）解析：Ø 设汽车质量为m，阻力f=0.01mgØ 速度为v=4 m/s时，加速度为a=0.4 m/s2，F-f=ma，因此F=f+ma=0.01mg+maØ 此时功率P=Fv=(0.01mg+ma)vØ 汽车速度最大时，此时牵引力F最小，a=0，合力为零，Ø例3. 汽车发动机

4、额定功率为60 kW，汽车质量为5.0×103 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，g取10 m/s2，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？（3）若汽车以额定功率起动，则汽车车速为v=2m/s时其加速度多大？ 解析：（1）Ø 额定功率，P=Fv，（注意F是牵引力，不是合力！）Ø 车质量为m，车重为mg，阻力f=0.1mgØ 速度最大时，加速度a=0，牵引力 Ø 此时功率依然为额定功率，故Ø（2）

5、Ø 加速度Ø f、m均不变，因此如汽车加速度不变，牵引力F不变Ø 汽车加速运动，v变大，Ø P=Fv，汽车功率必须变化，即随v增大而增大。Ø 汽车的额定功率是最大的功率，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。根据上述分析，解题过程如下：Ø 匀加速运动结束时，汽车达到额定功率，.Ø 匀加速运动结束前，汽车做匀加速运动，因此，Ø 此时刻的加速度依然是a，Ø 因此或者Ø 匀加速运动结束时，汽车达到额定功率，.Ø 匀加速运动结束前，汽车依然做匀加速运动，因此&#

6、216;Ø 速度Ø 因此（3）当汽车以额定功率起动达到2 m/s的速度时，牵引力为根据例3 电动机通过一绳子吊起质量为8 kg的物体，绳的拉力不能超过120 N，电动机的功率不能超过1200 W，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90 m（已知此物体在被吊高接近90 m时，已开始以最大速度匀速上升）所需时间为多少？解析：过程分析物体吊高分为两个过程处理：1. 第一过程，以绳所能承受的最大拉力拉物体，使物体匀加速上升，第一个过程结束时，电动机刚达到最大功率.2. 第二个过程，电动机一直以最大功率拉物体，拉力逐渐减小，当拉力等于重力时，物体开始匀速上升.在匀加速运动过程中加速度为a= m/s2=5 m/s2末速度vt=10 m/s 上升的时间t1=s=2 s上升高度为h=5 m在功率恒定的过程中，最后匀速运动的速率为vm=15 m/s外力对物体做的总功W=P