機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式綜合?融通(一)(融會(huì)課——主題串知綜合應(yīng)用)機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題是力學(xué)中的典型問(wèn)題,也是“從生活走向物理,從物理走向社會(huì)”的一個(gè)重要案例,在以往的高考試題中也曾多次出現(xiàn)。該類問(wèn)題中,機(jī)車的加速度a、牽引力F、功率P、速度v四個(gè)物理量相互聯(lián)系,相互制約,是學(xué)生分析物理過(guò)程的難點(diǎn)所在。要解決好這類問(wèn)題,首先要分清機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式,并結(jié)合各自的特點(diǎn)進(jìn)行分析。1主題(一)恒定功率啟動(dòng)2主題(二)恒定加速度啟動(dòng)3CONTENTS目錄課時(shí)跟蹤檢測(cè)主題(一)恒定功率啟動(dòng)1.運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析知能融會(huì)通2.啟動(dòng)過(guò)程中的v?t圖像與P?t圖像0~t1時(shí)間內(nèi)為加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng),t1時(shí)刻后為勻速直線運(yùn)動(dòng)。

[典例]

(2024·天津高一期末)(多選)某款質(zhì)量為m的氫能源汽車如圖甲所示,測(cè)試其性能時(shí)的v?t圖像如圖乙所示。已知汽車在平直公路上以額定功率P啟動(dòng),整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中汽車功率及所受阻力均恒定,t1時(shí)刻起以最大速度vm勻速行駛。在0~t1時(shí)間內(nèi),下列說(shuō)法正確的是(

)

√√

題點(diǎn)全練清√

2.(2024·長(zhǎng)沙高一檢測(cè))復(fù)興號(hào)動(dòng)車已實(shí)現(xiàn)速度350km/h自動(dòng)駕駛功能,是我國(guó)高鐵自主創(chuàng)新的又一重大標(biāo)志性成果。如圖所示,一列動(dòng)車初速度為v0,以額定功率在平直軌道上行駛,經(jīng)過(guò)一段時(shí)間達(dá)到最大速度vm,若行駛過(guò)程中受到的阻力F1不變,該動(dòng)車的額定功率P為(

)

√主題(二)恒定加速度啟動(dòng)1.運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析知能融會(huì)通2.啟動(dòng)過(guò)程中的v?t圖像與P?t圖像0~t1時(shí)間內(nèi)為勻加速直線運(yùn)動(dòng),t1~t2時(shí)間內(nèi)為加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng),t2時(shí)刻后為勻速直線運(yùn)動(dòng)。3.特點(diǎn)(1)當(dāng)實(shí)際功率小于額定功率時(shí)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。(2)達(dá)到額定功率后做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度為0時(shí)達(dá)到最大速度。[典例]

(2024·福建寧德高一期中)某公司對(duì)研制的某型號(hào)汽車進(jìn)行測(cè)試,汽車總質(zhì)量m=2×103kg,發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P0=120kW。測(cè)試過(guò)程中汽車在平直路段行駛的最大速度可達(dá)vm=40m/s,現(xiàn)在汽車在平直測(cè)試路段由靜止開(kāi)始以a=2.5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),若汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的阻力f恒定。求:

(2)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)持續(xù)的時(shí)間t1;[答案]

6s

(3)汽車開(kāi)始運(yùn)動(dòng)后,第4s末的瞬時(shí)功率P。[答案]

80000W[解析]

第4

s末時(shí)汽車還在勻加速運(yùn)動(dòng)狀態(tài),所以第4

s末汽車速度v2=at2=10

m/s第4

s末汽車的瞬時(shí)功率P=Fv2=8

000×10

W=80

000

W。

1.(2024·江蘇揚(yáng)州高一階段練習(xí))平直公路上有輛汽車以恒定加速度啟動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車所受阻力恒定,啟動(dòng)后在t時(shí)刻速度達(dá)到最大值,圖中v為速度、F為牽引力、a為加速度、P為功率,則下列圖像正確的是(

)題點(diǎn)全練清√解析:汽車以恒定的加速度啟動(dòng),根據(jù)牛頓第二定律可得F-f=ma,F=f+ma,勻加速階段汽車的速度v=at,汽車的功率P=Fv=(f+ma)at,即牽引力不變,功率逐漸增加;t1時(shí)刻,當(dāng)汽車達(dá)到額定功率后,保持功率不變,根據(jù)P=Fv可知,速度增大,牽引力減小,加速度減小,汽車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),速度繼續(xù)增大,t時(shí)刻,速度達(dá)到最大,牽引力減小到與阻力相等,加速度減小到零,故A正確,B、C、D錯(cuò)誤。

√

課時(shí)跟蹤檢測(cè)123456789101112

√√6789101112

123451567891011122.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末發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)功率是(

)A.2kW

B.22kWC.1.1kW

D.20kW234√156789101112解析:根據(jù)牛頓第二定律得F-F阻=ma,則F=F阻+ma=1

000

N+5

000×2

N=11

000

N,汽車第1

s末的速度大小為v=at=2×1

m/s=2

m/s,所以汽車啟動(dòng)后第1

s末發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)功率為P=Fv=11

000×2

W=22

000

W=22

kW,故B正確。2341567891011123.(2024·江蘇徐州高一階段練習(xí))一臺(tái)額定功率為P的起重機(jī)從靜止開(kāi)始提升質(zhì)量為m的重物,重物運(yùn)動(dòng)的v?t圖像如圖所示,圖中線段除AB段是曲線外,其余線段都是直線,已知在t1時(shí)刻拉力的功率達(dá)到額定功率,之后功率保持不變。下列說(shuō)法正確的是(

)234156789101112

234√156789101112

2341567891011124.(多選)一輛汽車在平直公路上運(yùn)行,啟動(dòng)階段牽引力保持不變,而后以額定功率繼續(xù)行駛,經(jīng)過(guò)時(shí)間t0,其速度由零增大到最大值vm,若汽車所受的阻力Ff恒定,關(guān)于汽車的速度v、牽引力F、功率P隨時(shí)間t變化的情況正確的是(

)234√√√156789101112

2341567891011125.(2024·重慶北碚高一階段練習(xí))一輛質(zhì)量為2×103kg的超級(jí)跑車,其發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為200kW。跑車在平直路面上從靜止開(kāi)始以a=5m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),跑車受的阻力為跑車重力的0.1倍,重力加速度g取10m/s2,則(

)A.跑車的最大牽引力為F=2.4×105NB.跑車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的最長(zhǎng)時(shí)間為3sC.當(dāng)跑車速度v=20m/s時(shí),加速度a=4m/s2D.跑車能達(dá)到的最大速度為100km/h234√156789101112

234156789101112

2341567891011126.一汽車的車輛銘牌部分如圖所示,該汽車在水平路面上啟動(dòng)的過(guò)程中,保持發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率恒為最大凈功率,假設(shè)汽車受到的總阻力大小恒為1800N。下列說(shuō)法正確的是(

)234156789101112A.汽車啟動(dòng)的過(guò)程中,發(fā)動(dòng)機(jī)提供的牽引力恒為1800NB.汽車勻速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)提供的牽引力為1800NC.汽車啟動(dòng)過(guò)程中,速度為30m/s時(shí)合力為2000ND.汽車啟動(dòng)過(guò)程中,所能達(dá)到的最大速度約為33.3km/h

234√156789101112解析:依題意汽車功率保持不變,汽車啟動(dòng)的過(guò)程中,根據(jù)P=Fv,速度v增大,所以發(fā)動(dòng)機(jī)提供的牽引力應(yīng)該減小,故A錯(cuò)誤;汽車勻速行駛時(shí),所受牽引力大小等于阻力大小,即F=f=1

800

N,故B正確;設(shè)汽車啟動(dòng)過(guò)程中速度為30

m/s時(shí),牽引力為F',有P=F'v,又F合=F'-f,聯(lián)立可得F合=200

N,故C錯(cuò)誤;當(dāng)汽車所受牽引力大小等于阻力大小時(shí),速度達(dá)到最大,有P=Fvm=fvm,解得vm=120

km/h,故D錯(cuò)誤。234156789101112

234√156789101112

234156789101112

234√156789101112

234156789101112

234√156789101112

23415678910111210.(2024·淄博高一階段練習(xí))兩輪平衡車深受年輕人的喜愛(ài),它的動(dòng)力系統(tǒng)由電池驅(qū)動(dòng),能夠輸出的最大功率為P0,小明駕駛平衡車在水平路面上沿直線運(yùn)動(dòng),受到的阻力恒為Ff。已知小明和平衡車的總質(zhì)量為m,從啟動(dòng)到達(dá)到最大速度的整個(gè)過(guò)程中,小明和平衡車可視為質(zhì)點(diǎn),不計(jì)小明對(duì)平衡車做的功。設(shè)平衡車啟動(dòng)后的一段時(shí)間內(nèi)是由靜止開(kāi)始做加速度為a的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則(

)234156789101112

234√156789101112

234156789101112

234156789101112

234156789101112(2)若汽車以a2=1m/s2的加速度從靜止開(kāi)始做勻加速啟動(dòng),經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間汽車功率達(dá)到額定值?答案:10s234156789101112

234156789101112

234156789