高一物理功功率专题(机车启动两种方式)

1、精品文档功和功率专题一、功率基本概念1 .概念：功率是描述。定义：功率等于 .。2 .功率的公式：（1）平均功率：P = W/t（2）瞬时功率：P=FVcos a3 .功率是 量。国际单位制中功率符号是 ,单位。【例1】举重运动员在 5s内将1500 N的杠铃匀速举高了 2 m ,则可知他对杠铃做的功为 ,功率 是.【例2】两个体重相同的人甲和乙一起从一楼上到三楼，甲是跑步上楼，乙是慢步上楼.甲、乙两人所做的功W甲 W乙，他们的功率 P甲 P乙.（填“大于” “小于”或“等于”）【例3】某人通过一个无摩擦的定滑轮，把一只猴子匀速提高h.第一次猴子相对绳子不动，人提拉所做的功为 W1,功率为 P

2、1；第二次人拉动绳子的速率不变，猴子相对于绳匀速上爬，提拉的高度不变，人提拉所做的功为 W2,功率为P2.则有（）A.P1=P2,W1=W2B.P1WP2,W1 = W2C.P1=P2,W1WW2D.P1WP2,W1WW2二、两个公式的应用1 .公式P=W/t 是定义式，但中学阶段只能用它计算平均功率。而P= FVcos可用于计算瞬时功率和平均功率。2 .公式P=Fv对于机车，由于 F与v一般方向一致，故可写为 P=Fv。机车在实际运行中有两种理想模式：机车运行时受两个重要力：牵引力F和阻力f。 .机车以恒定功率启动的运动过程由公式P=Fv和F-Ff=ma知，由于P恒定，随着v的增大，F必将减

3、小，a也必将减小，汽车做加速度不断减小的加速运动，直到F=F f, a=0 ,这时v达到最大值vm m 0可见恒定功率的加速一定F Ff不是匀加速。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算，不能用 W=Fs计算（因为F为变力）。这一启动过程的P-t、Y-t关系如图所示 .机车以恒定加速度启动的运动过程由公式P=Fv和F-Ff=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽车做匀加速运动，而随着 v的增大，P也将不断增大，直到 P达到额定功率 Pm,功率不能再增大了。这时匀加速运动结束，其最大速度为Vm，Pm P_，此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。可见恒定牵引力的加速时 F Ff功率一

4、定不恒定。这种加速过程发动机做的功只能用W=F L计算，不能用 W=P t计算(因为 P为变值)。这一启动过程的P-t、v-t关系如图所示的最大速度，因为此后还有一个变加速运动过程。而Vm为机车一额定功率运动时所能达到的最大速度。【例题1】一汽车额定功率为 P额=100 kW ,质量为m=10x 103 kg,设阻力恒为车重的 0.1倍，取g=10 m/s 2.(1)若汽车以额定功率启动，求所达到的最大速度Vm；(2)若汽车以a=0.5 m/s 2的加速度启动，求其匀加速运动的最长时间思路点拨：汽车以恒功率启动，速度增大，牵引力减小做加速度逐渐减小的加速运动，直到牵引力等 于阻力为止；汽车开始

5、做匀加速运动牵引力和阻力恒定，随着速度增加，它的实际功率逐渐增大，直到FV等于额定功率为止。解析：(1)汽车以额定功率启动，达到最大速度时，阻力与牵引力相等.依题Ff=0.1mg ,所以 vm=%良210010；m/s=10 m/s.FFf0.1mg0.1 1010310（2）汽车以匀加速启动时的牵引力为：F=ma+F f=ma+0.1mg=10x 103 x 0.5 N+0.1 x 103冰 1K0 N=1.5P额100 103达到额te功率时的速度为：vt= 4- m/s=6.7 m/sF1.5 106.70.5s=13.3 s.Vtvt即为匀加速运动的末速度，故做匀加速运动的取长时间为：

6、t= 一a答案：（1） 10 m/s （2） 13.3 s思维总结：此类问题的关键是功率变化关系，加速度改变规律，速度改变规律的综合运用。【例题2】汽车发动机的额定功率为60KW ,汽车的质量为5T,汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，求：汽车以额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少？汽车从静止开始，保持以 0.5 m/s 2加速度做匀加速度运动，这一过程能维持多长时间？解析：（1）该汽车属于第一类机车启动模式，所以最大速度为：Vm 界 ，又Ff=0.1 mg,所以可得vm=12m/s。、一口会一，F Ff八（2）该问的情况属于第二类机车启动模式，由 a 知，F=7500N ,因

7、此，匀加速运动的时mVt m Pm/F 间为：t =4s 。a F Ff思维总结：解决机车启动问题，首先要弄清是哪种启动方式，然后采用分段处理法，在匀加速阶段常 用牛顿第二定律和运动学公式结合分析，在非匀加速阶段，一般用动能定理求解。额定功率下运行：设输出功率为P,先做加速度越来越 的加速运动，直到速度达到,最后做 运动。其v-t图像：匀加速起动的运动过程是：先是牵引力F恒定，输出功率 P随物体运动v的直到,此后速度再增大就需减少牵引力，再做加速度越来 的加速运动，直到速 度达到最大值，最后做 运动。其v-t图像：（814春新滓县校线月考）某型号汽车发动机的额定功率F0=60kW,汽车质量皿=

8、4乂10防心若该汽车 由静止开始以对二0律小£2的加速度匀加速行艘,在水平路面上正常行喔中所受到的阻力大小恒为车重 的。.1倍.之取lOmVsZ（求该汽车在水平路面上行驶能达到的最大速度vmj<2）求维持汽车做匀加速直线运动的时间（1）当汽车发动机达到翻定功奉并做匀速运动时，汽车达到最大速度，此时发动机牵引力力:F=f-|=kntg = O_ 1 X4 X 1口3丈 i 0=<1 x 103 N则有：QrrT2=2=逊办5打尸 /4000随意编辑（2谩汽车与加速行驶时发动机奉弓I力为Fy根据牛超第二定律有;得:F1=f1+iBa1=4C0+4000 父 口. 5=C 然

9、103H维持汽车做匀加速直疆运动的最大速度为;Vm1 = vr?f 1 一_0_ 60000Fi 6000加 0 lOm/i维持汽主做为加速亘线运动的时间为:二%=/=20£【强化训练功率】a=2m/s 2做匀加直线运动，所受的阻力是1.质量为5 X 10 kg的汽车在水平路面上由静止开始以加速度1.0 x 13（No汽车启动后第1秒末发动机的瞬时功率是（）A 、4kWB、40kWC、22 kWD、 88Kw解；根）牛顿第二定律得;F-f=g1 000N+50 0aX2M = l lOOOff.汽车第 1w末的谑度 I V at = 21 m./s=2ni/s -所以汽车起动后第1居

10、末发动机的脾时功率为: P=Fv-1 1000X 2 = 22000=2, 2乂 10，.C2 .关于功率，下列说法正确的是（）A.力对物体做的功越多，功率就越大B.做功时间短的机械功率大C.完成相同的功，用的时间越长，功率越大D.功率大的机械在单位时间里做的功多3 .甲、已两车的额定功率之比是1:2,当两车以各自的额定功率.行驶时，可判定 （）:A两车装的货物质量之比 1: 2B在相同时间内，两车做功之比 2: 1C两车行驰的速度比1: 2D速度相同时，两车的牵引力比 1: 2精品文档解:装曳物底里与功率无关，故2错误；根据口=可知，由于举弓I力不知,所以无法比较行驶速朦，故E错误，匚、奉引

11、力做动心Ft，所以在相等时间内两车断儆功之比为1 ； 2,最匚正确亍 pD、根据F二二可知，当速度相等时，章引力之比为1： 2,故D错谩.V故选：C4 .汽车上陡坡时，一般要换低挡，使车速降低，这是为了A.减小额外功B.增大功率C.增大牵引力D.增加有用功5 .设飞机飞行中所受阻力与速度的平方成正比，如果飞机以速度V匀速飞行时，其发动机功率为P,则飞机以2P匀速飞行时，其发动机的功率为：（）A 2PB 4PC 8PD无法确定6 .汽车从平直公路上驶上一耦坡，其晕引力逐渐嗜大而功率不变，则汽车的（）A加速度逐渐噌大S加速度不变*C速度逐渐噌大D速度逐斯激小，7 .某大型商场的自动扶梯以恒定速率v

12、i运送顾客上楼购物.某顾客第一次站在扶梯上不动随扶梯向上运动；第二次他以相对于扶梯的速率V2沿扶梯匀速向上走动.两次扶梯对这位顾客所做的功分别为W1和W2,扶梯牵引力的功率分别为Pi和P2,则下列结论正确的是（）来源:Zxxk.Com来源:学§科§愀A.Wi<W2, Pi<P2B.Wi<W2, Pi=P2随意编辑C.Wi=W2, Pi<P2D.Wi>W2, Pi=P2解：功等于力和在力的方向上遢过他离的秉根，由于都是匀速，两种懵况力的大小相同孑由于第二次 人沿扶梯向上走了一匹距离，所以第一次扶梯运动的胡离要比第二次扶梯运动的距离长J故两次扶梯

13、运喜斯儆的功不同，有：功率等于力与力方向的速度的乘也，由于都是句速两种情况力的大小相同，扶横律动的函度也相 同，电机猥动扶梯做功的功率相同，即P.P如故选：D .8 .汽车在平直公路上以速度 V。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.下列四个图象中，哪个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 （）解：根据F=F知，功率或小一聿，则荤引力成小为原来的一半I阻力不变，财加谑度4一，方向与 tn谑度方向相反时做匍速运动，深度感小，W率即力增大，刚加速度旧小，当奉引力早于陌力时，他勾 语直续运动，知汽车做加谏度逐蒲城小的

14、感速运动，当速度登为原来的一半，做匀诙直线运动.故C 正确，A、B % D错误.枚选52Q1W春濠江区校缀期末）发动机额定输出功率为80k的汽车，在平直公路上行驶的最大速度是 40m%.汽车的店量对2.QM1Q%"如果汽车从热J：开始做匀加速育线运动,加速度的大小是2“，. 发动机的输出功率达到就定功率之后保持不变，运动过程中阻力不变.求:（1）汽车受到的阻力多大？（2）汽车维持匀加速运动的时间是多少？O）/末% 15告末汽车的瞬时功率管多大？解？ （ 1 ）当阻力等于牵引力时，汽车达到最大速度为vm=9,则钎二 = 2QQQ”/ %（2）根握牛顿笥二定律得：F-t'=nia

15、F-na+fODON匀力口速运动的最大虚度为:”也_=孚加仃尸 3所以与加速运动的时间十二上=能3 口 3 20（ 3 ）因5 mV亍皿所觊四二at1 Cln/mp1Fv1=t）Ok20因1.5m H弓-万争斯以甘2=2白就酊（2013春灵宝市校级月考）一精小汽车在水平路面上由静止启动，在前门内做匀加速直线运动j 5总未达到额定功率，之后保持额定功率运动，其Lt图象如图片所示.已知汽车的质量为声2义1。3 kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，（萨IQm/J）求0匕：（1）汽车在第金时的加速度为多少？（2）汽车在前5怎内的牵引力为多少？（3）汽车的额定功率为多少？解：1）由图象可知I汽主在

16、第43时的加速度;9由题意可知，汽车受到的阻力：f=0. lnig=0. 1 210310=2C00N5由牛顿第二定律得；F-f-nta-章引力为：F=f4na=2000K4-2000X 2 = 6100Kf6 由图象可知，汽车与加通结束时的速偿； 汽车的额定功率为；F三Fv=6口皿乂 10-6000QWQOki练习、选择题1 .关于功率的概念，下列说法中正确的是（）A.功率是描述力对物体做功多少的物理量W 一 ，、一，.B.由P 可知，功率与时间成反比 tC.由P=Fv可知：只要F不为零，v也不为零，那么功率 P就一定不为零D.某个力对物体做功越快，它的功率就一定大2 .关于汽车在水平路上运

17、动，下列说法中正确的是 （）A.汽车启动后以额定功率行驶，在速率达到最大以前，加速度是在不断增大的B.汽车启动后以额定功率行驶，在速度达到最大以前，牵引力应是不断减小的C.汽车以最大速度行驶后，若要减小速度，可减小牵引力功率行驶D.汽车以最大速度行驶后，若再减小牵引力，速率一定减小3 .下面关于功率的说法正确的是（）A.做功多的物体，功率一定大B.功率大的汽车做功一定快C.-10kW 小于 8kWD.- 10kW 大于 8kW4.设河水阻力跟船的速度平方成正比，若船匀速运动的速度变为原来的2倍，则船的功率变为原来的（）A. J2 倍B. 2 倍C.4 倍 D.8 倍5.质量为m的物体从静止开始

18、做加速度为 a的匀加速直线运动，在运动时间为t的过程中，合外力对它做功的平均功率为()2, 122%： 22A. ma t B. - ma t C. 2mat D.-mat6 .汽车上坡时，必须换挡，其目的是()A.减小速度，得到较小的牵引力B.增大速度得到较小的牵引力C.减小速度，得到较大的牵引力D.增大速度，得到较大的牵引力二、填空7 .用与斜面平行的10rN的拉力沿斜面把一个物体从斜面底端拉到顶端需时间2.5s,已知斜面长3.0m ,物体在斜面顶端时的速度为 2.0m /s,在这过程中拉力的平均功率为 w,在斜面顶端的瞬.时功率为 w.8 . 一个质量为5kg的物体从45m高的楼上自由下

19、落至地面，则这一过程中重力的平均功率为：，落地时重力的瞬时功率为：.三、计算题9 .质量m=3kg的物体，在水平拉力F=6N的拉力作用下，在光滑的水平面上从静止开始运动，运动时间t=3s,求：力F在3s内对物体所做的功(2)力F在3s内对物体所做的功的平均功率(3)3s末力F对物体所做的功的瞬时功率的固定的光滑图 5-20-110 .如图5-20-1所示，质量为m的小滑块，由静止开始从倾角为斜面顶端A滑至底端B, A点距离水平地面的高度为h,求：(1)滑块从A到B的过程中重力的平均"功率.(2)滑块滑到B点时重力的瞬时功率11.跳绳是一种健身运动.设某运动员的质量是 50kg.，他1

20、min跳绳180次，假定在每次跳跃中，脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的2,则该运动员跳绳时，克服重力做功的平均功率是多大？5参考答案一、选择题1.CD;2.BC3D;4.D;5.B;6.C 二、填空 7.12;208.750W;1500W三、计算题 F129.(1)加速度 a =2m/s 2,3St内的位移 x at =9m,则 Wf= Fx =54J m2WF(2) P F =18W t3s末速度v at=6m/s,所以W Fv =36W10 . (1)滑块滑到底端的速度 v 商h,由于滑块做匀变速直线运动，所以平均功率为：' mg v 1mg 2gh 2 2(2)瞬时功率为：

21、嗑 mgv= mgj2gh6012111 .跳跃一次所用时间为:t 型s=s,则在空中的时间为：(1 -)t = - s180355由竖直上抛运动的对称性可知：上升或下降的时间为:t/= s10, 一，一 ,一一一W 3mgh1s内跳跃3次，故克服重力做功的平均功率为：P 一 g 75Wt t1.关于功率概念，下列说法中正确的是()A.力对物体做的功越多，力做功的功率越大B.功率是描述物体做功快慢的物理量C.从公式P=Fv可知，汽车的发动机功率可以随速度的不断增大而提高D.当轮船匀速航行时，合外力为零，所以此时发动机的实际功率为零2 .在平直公路上以一般速度匀速行驶的自行车所受阻力约为人和车总重的 0.02倍，骑车人的功率约为()A. 0.1kWB. 10-3kWC. 1kWD. 10kW3 .火车做匀加速直线运动中，若阻力不变，则牵引 口力F和瞬时功率P的变化情况是（）A. F不变，P变大 B. F变小，P不变 C. F变大，P变大 D. F、P都不变4 .同一恒力按同样方式施于物体上，使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同的一段距离，恒力的功和功率分别为 Wl、Pl和W2、P2,则两者的关系是（）A. Wi>W2, Pl >P2B. Wi = W2, Piv P2C. W1 = W2, Pl >P2D. WK W