第八章JICHEDELIANGZHONGQIDONGFANGSHI專題強(qiáng)化機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)/專題強(qiáng)化練會(huì)分析兩種機(jī)車啟動(dòng)方式中各物理量的變化并能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.學(xué)習(xí)目標(biāo)內(nèi)容索引探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)Part1專題強(qiáng)化練Part2探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)Part

1一、以恒定功率啟動(dòng)一汽車在水平路面上以恒定功率P從靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力大小為Ff：(1)機(jī)車功率指的是合力做功的功率(總功率)還是牽引力做功的功率？導(dǎo)學(xué)探究答案機(jī)車功率指的是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，即牽引力做功的功率.(2)汽車在啟動(dòng)過程中速度v、加速度a怎么變化？汽車的最大速度是多大？導(dǎo)學(xué)探究答案(3)試在圖中定性畫出此過程中的v－t圖像.導(dǎo)學(xué)探究答案如圖所示：

在水平路面上運(yùn)動(dòng)的汽車的額定功率為100kW，質(zhì)量為10t，設(shè)阻力大小恒定，且為車重力的0.1倍(g取10m/s2)，汽車以不變的額定功率從靜止啟動(dòng)，則：(1)汽車的加速度如何變化？例1答案見解析若汽車以不變的額定功率從靜止啟動(dòng)，v變大，由P額＝Fv知，牽引力F減小，根據(jù)牛頓第二定律有F－Ff＝ma，可知汽車的加速度逐漸減小到零.(2)當(dāng)汽車的加速度為2m/s2時(shí)，速度為多大？答案見解析F－Ff＝ma1P額＝Fv1(3)汽車在運(yùn)動(dòng)過程中所能達(dá)到的最大速度的大小是多少？答案見解析當(dāng)汽車速度達(dá)到最大時(shí)，a2＝0，F(xiàn)′＝Ff，故二、以恒定的加速度(牽引力)啟動(dòng)若一汽車在水平路面上以恒定加速度開始啟動(dòng)，額定功率為P額，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力大小為Ff.(1)汽車勻加速運(yùn)動(dòng)過程中，牽引力如何變化？汽車的實(shí)際功率如何變化？導(dǎo)學(xué)探究答案由題意知a不變，F(xiàn)f不變，由F－Ff＝ma知，F(xiàn)也不變，由P＝Fv知，此過程汽車的實(shí)際功率P增大.(2)當(dāng)汽車的實(shí)際功率達(dá)到額定功率P額時(shí)，汽車的速度是多大？此時(shí)汽車的速度是否為最大速度？之后功率將如何變化？導(dǎo)學(xué)探究答案剛達(dá)到額定功率時(shí)，F(xiàn)－Ff＝ma此后汽車功率不變，速度繼續(xù)增大，此時(shí)速度不是最大速度.(3)分析整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程并畫出汽車運(yùn)動(dòng)的v－t圖像.導(dǎo)學(xué)探究答案如圖所示：汽車先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)功率達(dá)到額定功率后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速直線運(yùn)動(dòng).(4)畫出整個(gè)過程中汽車運(yùn)動(dòng)的P－t圖像.導(dǎo)學(xué)探究答案如圖所示：(5)求出整個(gè)過程中汽車的最大速度.

在水平路面上運(yùn)動(dòng)的汽車的額定功率為60kW，若其總質(zhì)量為5t，在水平路面上所受到的阻力大小恒為5×103N，求：(1)汽車所能達(dá)到的最大速度的大?。焕?答案12m/s(2)若汽車以0.5m/s2的加速度由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這一過程能維持多長(zhǎng)的時(shí)間；答案16s汽車以恒定的加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，能夠達(dá)到的最大速度為v，由v＝at得這一過程維持的時(shí)間為t＝16s.(3)若汽車以額定功率啟動(dòng)，則汽車的車速為v1＝2m/s時(shí)的加速度多大；答案5m/s2(4)若汽車以v2＝6m/s的速度勻速行駛，汽車的實(shí)際功率多大.答案3×104WP′＝Ffv2＝3×104W.一輛汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5s末達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動(dòng)，其v－t圖像如圖所示.已知汽車的質(zhì)量為m＝2×103kg，汽車受到的阻力大小恒為車重力的

，g取10m/s2，則A.汽車在前5s內(nèi)受到的阻力大小為200NB.前5s內(nèi)的牽引力大小為6×103NC.汽車的額定功率為40kWD.汽車的最大速度為20m/s針對(duì)訓(xùn)練√由題圖知前5s內(nèi)的加速度a＝

＝2m/s2，由牛頓第二定律知前5s內(nèi)的牽引力大小為F＝Ff＋ma＝(2000＋2×103×2)N＝6×103N，選項(xiàng)B正確；5s末達(dá)到額定功率P額＝Fv5＝6×103×10W＝6×104W＝60kW，最大速度vmax＝

＝30m/s，選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤.機(jī)車啟動(dòng)問題中幾個(gè)物理量的求法分析機(jī)車啟動(dòng)問題，要抓住兩個(gè)核心方程：牛頓第二定律方程F－Ff＝ma聯(lián)系著力和加速度，P＝Fv聯(lián)系著力和速度.結(jié)合v－t圖像進(jìn)行分析.(1)機(jī)車的最大速度vm的求法.機(jī)車最終勻速前進(jìn)時(shí)速度最大，此時(shí)牽引力F大小等于阻力大小Ff，故方法總結(jié)方法總結(jié)返回專題強(qiáng)化練Part

21.(2021·蘇州市吳中區(qū)蘇苑高級(jí)中學(xué)高一期中)質(zhì)量為m的汽車啟動(dòng)后沿平直路面行駛，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P，且行駛過程中受到的阻力大小一定.當(dāng)汽車速度為v時(shí)，汽車做勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)汽車速度為

時(shí)，汽車的瞬時(shí)加速度大小為基礎(chǔ)強(qiáng)化練√1234567891011當(dāng)汽車速度為v時(shí)，汽車做勻速運(yùn)動(dòng)，則F＝Ff1234567891011根據(jù)牛頓第二定律得：F－Ff＝ma，則F＝Ff＋ma＝1000N＋5000×2N＝11000N，汽車第1s末的速度大小為v＝at＝2×1m/s＝2m/s，所以汽車啟動(dòng)后第1s末發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)功率為：P＝Fv＝11000×2W＝22000W＝22kW，故B正確.2.質(zhì)量為5t的汽車，在水平路面上以加速度a＝2m/s2啟動(dòng)，所受阻力大小恒為1.0×103N，汽車啟動(dòng)后第1s末(未達(dá)到額定功率)發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)功率是A.2kW B.22kW C.1.1kW D.20kW√12345678910113.質(zhì)量為m的汽車，它的發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P，沿一傾角為α的坡路向上行進(jìn)，設(shè)坡路足夠長(zhǎng)，摩擦阻力是汽車重力的k倍，重力加速度為g，汽車在上坡過程中最大速度為√12345678910114.(多選)一起重機(jī)的鋼繩由靜止開始勻加速提起質(zhì)量為m的重物，當(dāng)重物的速度為v1時(shí)，起重機(jī)的有用功率達(dá)到最大值P，之后起重機(jī)保持該功率不變，繼續(xù)提升重物，直到以最大速度v2勻速上升為止，重物上升的高度為h，重力加速度為g，不計(jì)空氣阻力，則整個(gè)過程中，下列說法正確的是1234567891011√√√由F－mg＝ma和P＝Fv可知，重物勻加速上升過程中鋼繩拉力大于重力且不變，達(dá)到最大功率P后，隨著v增加，鋼繩拉力F變小，12345678910115.(多選)如圖所示是一汽車在平直路面上啟動(dòng)的v－t圖像，從t1時(shí)刻起汽車的功率保持不變，由圖像可知A.0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力增大，加速度增大，

功率不變B.0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變，

功率增大C.t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力減小，加速度減小D.t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變√1234567891011√6.(多選)(2021·成都市高一期末)小明騎電動(dòng)平衡車從靜止開始以a＝1m/s2的恒定加速度在水平直路上啟動(dòng)，經(jīng)過t＝30s速度達(dá)到最大vm＝10m/s.已知小明和電動(dòng)平衡車的總質(zhì)量m＝80kg，所受阻力Ff＝80N恒定不變.下列判斷正確的是A.平衡車在30s內(nèi)一直做勻加速運(yùn)動(dòng)B.平衡車的額定輸出功率為800WC.平衡車在10s末的功率為800WD.平衡車勻加速運(yùn)動(dòng)持續(xù)了10s√√1234567891011能力綜合練平衡車在30s內(nèi)先做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)達(dá)到額定功率時(shí)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)加速度為零時(shí)速度最大，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；平衡車的額定輸出功率為P＝Ffvm＝80×10W＝800W，選項(xiàng)B正確；平衡車勻加速階段的牽引力F＝ma＋Ff＝160N則在10s末的功率為額定功率800W，選項(xiàng)C正確，D錯(cuò)誤.12345678910117.汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P；快進(jìn)入鬧市區(qū)時(shí)，司機(jī)減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛.圖示四個(gè)圖像中能正確表示從司機(jī)減小油門開始，汽車的速度與時(shí)間關(guān)系的是1234567891011√8.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為30kW，質(zhì)量為2000kg，當(dāng)汽車在水平路面上行駛時(shí)受到的阻力為車重的0.1倍，若汽車從靜止開始保持1m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，求：(1)汽車在路面上能達(dá)到的最大速度；

1234567891011答案15m/s汽車有最大速度時(shí)，牽引力與阻力平衡，由此可得：P＝Ffvm

解得：vm＝15m/s(2)勻加速直線運(yùn)動(dòng)過程能持續(xù)多長(zhǎng)時(shí)間；1234567891011答案7.5s若汽車從靜止做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)，勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束在此過程中，F(xiàn)－Ff＝ma根據(jù)P＝Fv

以及v＝at

可解得：t＝7.5s(3)當(dāng)汽車速度為10m/s時(shí)的加速度大小.1234567891011答案0.5m/s2當(dāng)汽車速度為10m/s時(shí)根據(jù)P＝F1v1及F1－Ff＝ma1可求得加速度a1＝0.5m/s2.9.如圖所示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī).在起重機(jī)將質(zhì)量為m＝5×103kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝0.2m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm＝1.02m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng).取g＝10m/s2，不計(jì)額外功.求：(1)起重機(jī)允許的最大輸出功率；1234567891011答案5.1×104

W設(shè)起重機(jī)允許的最大輸出功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)拉力F0等于重力，則有P0＝F0vm，F(xiàn)0＝mg可得P0＝mgvm＝5.1×104W；1234567891011(2)重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2s末的輸出功率.1234567891011答案5s

2.04×104W勻加速直線運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許的最大輸出功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間為t1則有：P0＝Fv1，F(xiàn)－mg＝ma，v1＝at1聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得，t1＝5s，F(xiàn)＝5.1×104N第2s末，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P有v2＝at2，P＝Fv2聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：P＝2.04×104W.123456789101110.一賽車在平直賽道上以恒定功率200kW加速運(yùn)動(dòng)，受到的阻力不變，加速度a和速度v的倒數(shù)的關(guān)系如圖所示，則賽車A.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)量為200kgC.所受阻力大小為2000ND.v′＝50m/s時(shí)牽引力大小為2000N1234567891011尖子生選練√由題圖可知，加速度變化，賽車不做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；當(dāng)賽車的速度最大時(shí)，加速度為零，由題圖可知最大速度v＝100m/s，此時(shí)有P＝Ffv，可得Ff＝2000N，故C正確；1234567891011汽車在坡路上行駛，所受阻力分為兩部分，即F阻＝kmg＋mgsinα＝4800N又因?yàn)镕＝F阻