高中物理难点_机车启动问题

1、最新资料推荐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。速度不断增加，F 减小，所以加速度逐渐减小阻力存在，牵引力F 减小到与阻力相等时，不能再减小，合力为零，匀速运动汽车达到最大速度时a=0， F=f,P=Fvm=fvm.vF Pa F f当 a 0时vm机车做变加速直线运动即 F f 时 v达到最大 vm保持 v m 匀速运动（ 2）以恒定牵引力起动（或以恒定加速度启动）， P=Fv 额定功率Pm匀加速当功率增大

2、到额定功率Pm 后，变加速（a）速度增大到一定程度后，（a=0 ）匀速 .a定FfpF定 v当PF定fmP额 时， a定0即 P随 v增大而增大m即 F 一定所以 v还要增大，但是 P已经不能变大，保持 P额FP额v当 a0时， v达到最大 v maFf此后保持匀速运动m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

3、与速度关系式P=Fv ， F 为牵引力当功率 P 一定时，速度v 越大，牵引力F 越小，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，加速度也变小当牵引力 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 C1最新资料推荐例 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 10m/s2）解析：设汽车质量为m，阻力 f=0.01mg速度为 v=4

4、m/s 时，加速度为a=0.4 m/s2， F-f=ma ，因此 F=f+ma=0.01mg+ma此时功率 P=Fv=(0.01mg+ma)v汽车速度最大时，此时牵引力F 最小， a=0，合力为零， Fminf 0.01mgv maxP(0.01mg ma)v(0.01g a)v0.01 10 0.4420m /sFmin0.01mg0.01g0.01 10例 3. 汽车发动机额定功率为 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

5、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）额定功率， P=Fv，（注意 F 是牵引力，不是合力！ ）车质量为m，车重为mg，阻力 f=0.1mg速度最大时，加速度a=0，牵引力 Fminf0.1mg此时功率依然为额定功率，故P Fmin v maxP 60 103v max Fmin 0.1 5.0 103 10 12m/ s（ 2）加速度 a F fmf、 m 均不变，因此如汽车加速度不变，牵引力F 不变汽车加速运动，v 变大，P=Fv，汽车功率必须变化，即随v

6、增大而增大。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：匀加速运动结束时，汽车达到额定功率，P额F1v1 .2最新资料推荐v1P额匀加速运动结束前，汽车做匀加速运动，因此v1 at ， taF1a此时刻的加速度依然是a， F1 fma ， F1ma 0.1mgP额P额P额60 103因此 t(ma 0.1mg)a m( a 0.1g) a5.0 10316m/sF1 a(0.5 0.1 10) 0.5或者匀加速运动结束时，汽车达到额定功率，P额F1v1 .匀加速运动结束前，汽车依然做匀加速运动，因此F1 f

7、 maF1 ma0.1mg m(a0.1g) 5 103( 0.5 0.1 10)7.5 103 N速度 v 1P额60 1038m/sF137.5 10因此 tv1816m /sa 0.5（ 3）当汽车以额定功率起动达到2 m/s 的速度时，牵引力为P额60 1033F2 v 2230 10 N根据 F2ma 2 0.1mgF20.1mg30 103 0.1 5 103 105m/s2a2m5 10 3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

8、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3最新资料推荐Fmmg12081022a=m8m/s =5 m/s末速度 vt=Pm1200=10 m/sFm120上升的时间 t1= vt10s=2 sa5上升高度为 h=vt210 2=5 m2a25在功率恒定的过程中，最后匀速运动的速率为PmFm1200vm=Fmg8=15 m/s10