高中物理机车启动问题

功和功率练习

1.额定功率为80kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为20m/s。已知汽车的质量为2×103kg，若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为2m/s2．假定汽车在整个运动过程中阻力不变。求：

（1）汽车受到的阻力F f大小；

（2）汽车匀加速运动过程中发动机牵引力大小；

（3）汽车匀加速运动过程的时间；

（4）汽车发动机在3s末提供的瞬时功率。

2.美国《大众科学》杂志报道，中国首艘国产航母预计在2019年服役，该航母将采用电磁弹射技术以缩短战斗机的起飞距离。航母的水平电磁弹射跑道长度L=50m。一架质量为m=4.0×104kg的战斗机在跑道上由静止开始做匀加速直线运动，发动机提供的动力F1=2×105N，电磁弹射装置水平推进力F2=8.8×105N，战斗机受到的阻力恒为自身重力0.2倍，g=10m/s2．求：

（1）战斗机运动的加速度大小；

（2）战斗机运动到该跑道末端时推进力F2的功率。

3.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，加速度为a，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速度为v m的匀速运动，不计额外

功。重力加速度为g。求：

（1）求起重机允许输出的最大功率；

（2）重物做匀加速运动所经历的时间。

4.如图所示，固定斜面AB长L=2m，倾角θ=37°，BC段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m=1kg的小物块（可视为质点）从斜面顶端A由静止开始滑下。已知小物块与斜时间的动摩擦因数为μ1=0.25，小物块与地面间的动摩擦因数为μ2=0.5．求：（不计空气阻力，g=l0m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8）

（1）小物块在斜面上运动时加速度a的大小；

（2）小物块滑到斜面底端B点时，重力的瞬时功率P；

（3）小物块在水平地面上滑行的最远距离x。

5.某电动机工作时输出功率P与拉动物体的速度v之间的关系如图（a）所示。现用该电动机在水平地面内拉动一物体（可视为质点），运动过程中轻绳始终处在拉直状态，且不可伸长，如图（b）所示。已知物体质量m=1kg，与地面的动摩擦因数μ1=0.35，离出发点左侧s距离处另有一段动摩擦因数为μ2、长为d的粗糙材料铺设的地面。（g取10m/s2）

（1）若s足够长，电动机功率为2W时，物体在地面能达到的最大速度是多少？

（2）若s足够长，当物体速度为0.1m/s时，加速度为多少？

（3）若s=0.16m，物体与粗糙材料之间动摩擦因数μ2=0.45．启动电动机后，分析物体在达到粗糙材料之前的运动情况。若最终能滑过粗糙材料，则d应满足什么条件？

6. 如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，运用传感器（未在图中画出）测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v 与对轻绳的拉力F ，并描绘出v-F

1图象．假设某次实验所得的图象如图乙所示，其中线段AB 与v 轴平行，它反映了被提升重物在第一个时间段内v 和

F 1的关系；线段BC 的延长线过原点，它反映了被提升重物在第二个时间段内v 和F

1的关系；第三个时间段内拉力F 和速度v 均为C 点所对应的大小保持不变，因此图象上没有反映．取重力加速度g=10m/s 2，绳重及一切摩擦和阻力均可忽略不计。

（1）求重物速度增加到v=1.0m/s 时，拉力做功的功率；

（2）重物速度从0增加到v C =3.0m/s 的过程中通过的总路程为3.15m ，求此过程所经历的时间。

7. 我国高速铁路使用的和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车．某列动车组由8节车厢组成，其中车头第1节、车中第5节为动车，其余为拖车，假设每节动车和拖车的质量均为m=2×104kg ，每节动车提供的最大功率P=600kW 。

（1）假设行驶过程中每节车厢所受阻力f 大小均为车厢重力的0.01倍，若该动车组从静止以加速度a=0.5m/s 2加速行驶． a.求此过程中，第5节和第6节车厢间作用力大小； b.以此加速度行驶时所能持续的时间；

（2）若行驶过程中动车组所受阻力与速度成正比，两节动车带6节拖车的动车组所能达到的最大速度为v 1．为提高动车组速度，现将动车组改为4节动车带4节拖车，则动车组所能达到的最大速度为v 2，求v 1与v 2的比值。

8. 一传送带装置示意如图，传送带在AB 区域是倾斜的，倾角θ=30°．工作时传送带向上运行的速度保持v=2m/s 不变。现将质量均为m=2kg 的小货箱（可视为质点）一个一个在A 处放到传送带上，放置小货箱的时间间隔均为T=1s ，放置时初速为零，小货箱一到达B 处立即被取走。已知小货箱刚放在A 处时，前方相邻的小货箱还处于匀加速运动阶段，此时两者相距为s1=0.5m 。传送带装置由电动机带动，传送带与轮子间无相对滑动，不计轮轴处的摩擦，取g=10m/s 2。

（1）求小货箱在传送带上做匀加速运动的加速度大小。

（2）AB 的长度至少多长才能使小货箱最后的速度能达到v=2m/s ？

（3）除了刚释放货箱的时刻，若其它时间内总有4个货箱在传送带上运动，求每运送一个小货箱电动机对外做多少功？并求电动机的平均输出功率。