第八章 专题强化　机车的两种启动方式-物理人教版必修第二册

第八章JICHEDELIANGZHONGQIDONGFANGSHI专题强化机车的两种启动方式探究重点提升素养/专题强化练会分析两种机车启动方式中各物理量的变化并能进行相关计算.学习目标内容索引探究重点提升素养Part1专题强化练Part2探究重点提升素养Part

1一、以恒定功率启动一汽车在水平路面上以恒定功率P从静止开始加速运动，运动过程中受到的阻力大小为Ff：(1)机车功率指的是合力做功的功率(总功率)还是牵引力做功的功率？导学探究答案机车功率指的是发动机的功率，即牵引力做功的功率.(2)汽车在启动过程中速度v、加速度a怎么变化？汽车的最大速度是多大？导学探究答案(3)试在图中定性画出此过程中的v－t图像.导学探究答案如图所示：

在水平路面上运动的汽车的额定功率为100kW，质量为10t，设阻力大小恒定，且为车重力的0.1倍(g取10m/s2)，汽车以不变的额定功率从静止启动，则：(1)汽车的加速度如何变化？例1答案见解析若汽车以不变的额定功率从静止启动，v变大，由P额＝Fv知，牵引力F减小，根据牛顿第二定律有F－Ff＝ma，可知汽车的加速度逐渐减小到零.(2)当汽车的加速度为2m/s2时，速度为多大？答案见解析F－Ff＝ma1P额＝Fv1(3)汽车在运动过程中所能达到的最大速度的大小是多少？答案见解析当汽车速度达到最大时，a2＝0，F′＝Ff，故二、以恒定的加速度(牵引力)启动若一汽车在水平路面上以恒定加速度开始启动，额定功率为P额，运动过程中受到的阻力大小为Ff.(1)汽车匀加速运动过程中，牵引力如何变化？汽车的实际功率如何变化？导学探究答案由题意知a不变，Ff不变，由F－Ff＝ma知，F也不变，由P＝Fv知，此过程汽车的实际功率P增大.(2)当汽车的实际功率达到额定功率P额时，汽车的速度是多大？此时汽车的速度是否为最大速度？之后功率将如何变化？导学探究答案刚达到额定功率时，F－Ff＝ma此后汽车功率不变，速度继续增大，此时速度不是最大速度.(3)分析整个运动过程并画出汽车运动的v－t图像.导学探究答案如图所示：汽车先做匀加速直线运动，当功率达到额定功率后做加速度减小的加速运动，最终做匀速直线运动.(4)画出整个过程中汽车运动的P－t图像.导学探究答案如图所示：(5)求出整个过程中汽车的最大速度.

在水平路面上运动的汽车的额定功率为60kW，若其总质量为5t，在水平路面上所受到的阻力大小恒为5×103N，求：(1)汽车所能达到的最大速度的大小；例2答案12m/s(2)若汽车以0.5m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长的时间；答案16s汽车以恒定的加速度a做匀加速直线运动，能够达到的最大速度为v，由v＝at得这一过程维持的时间为t＝16s.(3)若汽车以额定功率启动，则汽车的车速为v1＝2m/s时的加速度多大；答案5m/s2(4)若汽车以v2＝6m/s的速度匀速行驶，汽车的实际功率多大.答案3×104WP′＝Ffv2＝3×104W.一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v－t图像如图所示.已知汽车的质量为m＝2×103kg，汽车受到的阻力大小恒为车重力的

，g取10m/s2，则A.汽车在前5s内受到的阻力大小为200NB.前5s内的牵引力大小为6×103NC.汽车的额定功率为40kWD.汽车的最大速度为20m/s针对训练√由题图知前5s内的加速度a＝

＝2m/s2，由牛顿第二定律知前5s内的牵引力大小为F＝Ff＋ma＝(2000＋2×103×2)N＝6×103N，选项B正确；5s末达到额定功率P额＝Fv5＝6×103×10W＝6×104W＝60kW，最大速度vmax＝

＝30m/s，选项C、D错误.机车启动问题中几个物理量的求法分析机车启动问题，要抓住两个核心方程：牛顿第二定律方程F－Ff＝ma联系着力和加速度，P＝Fv联系着力和速度.结合v－t图像进行分析.(1)机车的最大速度vm的求法.机车最终匀速前进时速度最大，此时牵引力F大小等于阻力大小Ff，故方法总结方法总结返回专题强化练Part

21.(2021·苏州市吴中区苏苑高级中学高一期中)质量为m的汽车启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定.当汽车速度为v时，汽车做匀速运动；当汽车速度为

时，汽车的瞬时加速度大小为基础强化练√1234567891011当汽车速度为v时，汽车做匀速运动，则F＝Ff1234567891011根据牛顿第二定律得：F－Ff＝ma，则F＝Ff＋ma＝1000N＋5000×2N＝11000N，汽车第1s末的速度大小为v＝at＝2×1m/s＝2m/s，所以汽车启动后第1s末发动机的瞬时功率为：P＝Fv＝11000×2W＝22000W＝22kW，故B正确.2.质量为5t的汽车，在水平路面上以加速度a＝2m/s2启动，所受阻力大小恒为1.0×103N，汽车启动后第1s末(未达到额定功率)发动机的瞬时功率是A.2kW B.22kW C.1.1kW D.20kW√12345678910113.质量为m的汽车，它的发动机的额定功率为P，沿一倾角为α的坡路向上行进，设坡路足够长，摩擦阻力是汽车重力的k倍，重力加速度为g，汽车在上坡过程中最大速度为√12345678910114.(多选)一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的有用功率达到最大值P，之后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升为止，重物上升的高度为h，重力加速度为g，不计空气阻力，则整个过程中，下列说法正确的是1234567891011√√√由F－mg＝ma和P＝Fv可知，重物匀加速上升过程中钢绳拉力大于重力且不变，达到最大功率P后，随着v增加，钢绳拉力F变小，12345678910115.(多选)如图所示是一汽车在平直路面上启动的v－t图像，从t1时刻起汽车的功率保持不变，由图像可知A.0～t1时间内，汽车的牵引力增大，加速度增大，

功率不变B.0～t1时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变，

功率增大C.t1～t2时间内，汽车的牵引力减小，加速度减小D.t1～t2时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变√1234567891011√6.(多选)(2021·成都市高一期末)小明骑电动平衡车从静止开始以a＝1m/s2的恒定加速度在水平直路上启动，经过t＝30s速度达到最大vm＝10m/s.已知小明和电动平衡车的总质量m＝80kg，所受阻力Ff＝80N恒定不变.下列判断正确的是A.平衡车在30s内一直做匀加速运动B.平衡车的额定输出功率为800WC.平衡车在10s末的功率为800WD.平衡车匀加速运动持续了10s√√1234567891011能力综合练平衡车在30s内先做匀加速运动，当达到额定功率时做加速度减小的加速运动，当加速度为零时速度最大，选项A错误；平衡车的额定输出功率为P＝Ffvm＝80×10W＝800W，选项B正确；平衡车匀加速阶段的牵引力F＝ma＋Ff＝160N则在10s末的功率为额定功率800W，选项C正确，D错误.12345678910117.汽车在平直公路上以速度v0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.图示四个图像中能正确表示从司机减小油门开始，汽车的速度与时间关系的是1234567891011√8.汽车发动机的额定功率为30kW，质量为2000kg，当汽车在水平路面上行驶时受到的阻力为车重的0.1倍，若汽车从静止开始保持1m/s2的加速度做匀加速直线运动，求：(1)汽车在路面上能达到的最大速度；

1234567891011答案15m/s汽车有最大速度时，牵引力与阻力平衡，由此可得：P＝Ffvm

解得：vm＝15m/s(2)匀加速直线运动过程能持续多长时间；1234567891011答案7.5s若汽车从静止做匀加速直线运动，则当功率达到额定功率时，匀加速运动结束在此过程中，F－Ff＝ma根据P＝Fv

以及v＝at

可解得：t＝7.5s(3)当汽车速度为10m/s时的加速度大小.1234567891011答案0.5m/s2当汽车速度为10m/s时根据P＝F1v1及F1－Ff＝ma1可求得加速度a1＝0.5m/s2.9.如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机.在起重机将质量为m＝5×103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a＝0.2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm＝1.02m/s的匀速直线运动.取g＝10m/s2，不计额外功.求：(1)起重机允许的最大输出功率；1234567891011答案5.1×104

W设起重机允许的最大输出功率为P0，重物达到最大速度时拉力F0等于重力，则有P0＝F0vm，F0＝mg可得P0＝mgvm＝5.1×104W；1234567891011(2)重物做匀加速直线运动所经历的时间和起重机在第2s末的输出功率.1234567891011答案5s

2.04×104W匀加速直线运动结束时，起重机达到允许的最大输出功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历的时间为t1则有：P0＝Fv1，F－mg＝ma，v1＝at1联立并代入数据得，t1＝5s，F＝5.1×104N第2s末，重物处于匀加速运动阶段设此时速度为v2，输出功率为P有v2＝at2，P＝Fv2联立并代入数据解得：P＝2.04×104W.123456789101110.一赛车在平直赛道上以恒定功率200kW加速运动，受到的阻力不变，加速度a和速度v的倒数的关系如图所示，则赛车A.做匀加速直线运动B.质量为200kgC.所受阻力大小为2000ND.v′＝50m/s时牵引力大小为2000N1234567891011尖子生选练√由题图可知，加速度变化，赛车不做匀加速直线运动，故A错误；当赛车的速度最大时，加速度为零，由题图可知最大速度v＝100m/s，此时有P＝Ffv，可得Ff＝2000N，故C正确；1234567891011汽车在坡路上行驶，所受阻力分为两部分，即F阻＝kmg＋mgsinα＝4800N又因为F＝F阻