高中物理机车启动问题
高中物理：机车的启动问题
高中物理：机车的启动问题汽车之类的交通工具靠发动机对外做功，发动机的额定功率认为是其最大输出功率，实际工作的功率范围在0－P额之间.1、机车以恒定功率启动设机车在运动过程中所受的阻力F f保持不变，由F－F f =ma及F=P／v知，随着速度v的增大，F将减小，加速度a减小，所以机车做变加速运动，当a=0时，机车速度达到最大值v m=P／F f，以后机车将做匀速直线运动，v－t图如图所示.2、以恒定加速度a启动要维持机车的加速度恒定，则牵引力应为恒力. 由P=F v知，汽车的输出功率必将越来越大，而输出功率的增大是有限的，当输出功率达到额定功率以后，机车只能再以恒定的功率（额定功率）行驶，此后，随着速度v的继续增大，牵引力F将减小，加速度a将减小，当a=0时，速度达到最大值v m=P／F f，以后机车做匀速运动. 其v－t图如图所示. 图中的v0是匀加速过程能达到的最大速度，而v m是全过程所能达到的最大速度，两者不能混淆.例、图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。
在起重机将质量m=5×103 kg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=0.2 m/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v m=1.02 m/s的匀速运动。
取g=10 m/s2，不计额外功。
求：（1）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和起重机在第2秒末的输出功率。
解析：（1）设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力。
P0＝F0v m ①F0＝mg ②代入数据，有：P0＝5.1×104W ③（2）匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：P0＝F0v1 ④F－mg＝ma ⑤V1＝at1 ⑥由③④⑤⑥，代入数据，得：t1＝5 s ⑦T＝2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则v2＝at ⑧P＝Fv2 ⑨由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104W。
高中物理机车启动问题专题
机车启动问题机车启动问题相对于前面几个问题而言,情境的描述往往没有那么多样,但其依然是学员眼中的一个难点;那么它又难在哪里呢 机车启动有两种基本方式,恒定功率启动和恒定加速度启动;功率要恒定的话,牵引力就得变,机车的加速度就得变,机车就做了变加速直线运动;恒定加速度启动,牵引力不变,但功率在变,当功率达到恒定功率时,有变成了恒定功率运动;不难看出,机车启动问题涉及到了匀变速直线运动、变加速运动、恒力做功、变力做功、功率等多方面问题,其运动形式也很难见到较为单一的题目;而且,机车启动题目能够较好的考查学生对牛顿运动定律、运动学规律、功率、动能定理等主干知识的掌握程度;因此机车启动问题也便成为了命题专家较为心仪的题目,翻开各地试卷这类题目不难找见;其实,解决机车启动问题是有有规律可循和要有一定的研究方法的,只要能熟练掌握求解的规律和方法,再加之细心审题和运算,此类题目也是不难处理的基本机车启动问题蚀例|109·四川图示为修建高层建筑常用的塔式起重机;在起重机将质量kg 1053⨯=m 的重物竖直吊起的过程中,重物由静止开始向上作匀加速直线运动,加速度2m/s 2.0=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m/s 02.1=m v 的匀速运动;取2m/s 10=g ,不计额外功;求：1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和起重机在第2秒末的输出功率;P 可求启导物体匀速运动时起重机功率最大,牵引力等于重力,最大速度已知,由Fv出起重机最大功率;物体开始做匀加速运动,可由牛顿第二定律求出加速度,这一阶段末状态起重机功率已经达到额定值,由此可求出物体此时的速度,然后再结合速度公式就可以求出匀加速运动的时间了;至于起重机第2秒末的输出功率,先要确定好第2秒末物体的状态,若处于加速状态就根据瞬时功率表达式计算,若处于匀速状态则为额定功率;解析1设起重机允许输出的最大功率为P0,重物达到最大速度时,拉力F0等于重力,则P0=F0v m ①P0=mg②代入数据,解得P0=5.1×104W ③2匀加速运动结束时,起重机达到允许输出的最大功率,设此时重物受到的拉力为F,速度为v1,匀加速运动经历时间为t1,则P0=F0v1 ④F-mg=ma⑤v1=at1 ⑥联立③④⑤⑥式,解得t1=5 s ⑦t=2 s时,重物处于匀加速运动阶段,设此时速度为v2,输出功率为P,则v2=at⑧P =Fv 2 ⑨联立⑤⑧⑨式,解得 P =2.04×104W答案15.1×104W 25 s 2.04×104W品味本题利用了起重机吊物考查了类似机车启动的最基本规律,题中虽然始终不见机车,但实际上却是地地道道的“机车启动”问题;对此类问题我们要特别牢记：1当牵引力等于阻力时,其速度最大；2匀加速阶段的三个基本方程：Fv P =,ma mg F =-,at v =;涉功能机车启动问题肈例|2电动机通过一绳子吊起质量为8kg 的物体,绳的拉力不能超过120N,电动机的输出功率不能超过1200W,要将此物体由静止起用最快的方式吊高90m 已知此物体被吊高接近90m 时,已开始以最大速度匀速上升所用时间为多少 g 取10m/s 2启导本题虽与上题情境颇为相似,但考查的角度却是有很大区别的;从题设中“将此物体由静止起用最快的方式吊高90m ”可得知开始时应用绳子最大拉力拉物体,而且从题目括号内的说明可知在物体被吊到90m 之前就已经匀速运动了,若果能分别求出两个阶段的时间就可以求出总时间;匀加速阶段的时间根据上题所总结的三个方程就可以求出来,但第二阶段的时间怎么算呢解析开始一段时间,绳以最大拉力拉物体,使物体做匀加速运动,则解得 2m/s 5=a匀加速运动的末速度为上升的时间 s 211==av t 上升的高度 m 10221==av h在功率恒定的过程中,最后匀速运动的速率为由动能定理得代入数据,解得 s 75.52=t所以 s 75.721=+=t t t答案s 75.7品味本题第二阶段,电动机功率恒定,牵引力为变力,物体做变加速运动,要求时间,从直线运动规律和牛顿运动定律角度就很不好办了;不过要能想到应用动能定理,那就柳暗花明了;这一阶段虽为变力做功,但功率是恒定的,功率与时间的乘积就是牵引力做的功;其实动能定理是我们分析这种功率恒定的变力做功问题的常用方法手段,要注意掌握;双启动问题肁例|3一种采用电力和内燃机双动力驱动的新型列车,质量为m ,当它在平直的铁轨上行驶时,若只采用内燃机驱动,发动机额定功率功率为1P ,列车能达到的最大速度为1v ;若只采用电力驱动,发动机的额定功率功率为2P ;现由于某种原因列车停在倾角为θ的坡道上,为了保证列车有足够大的动力,需改为电力驱动;若让列车由静止开始匀加速启动,加速度为a ,已知重力加速度为g ,列车在坡道上行驶所受的阻力是在平直铁道上行驶时的k 倍,试求列车能保持匀加速运动的时间;启导本题中同时涉及到了两种运动,但仔细分析发现内燃机驱动也就是恒定功率起动只是一种条件,能够求出列车受到的阻力;然后再根据电力驱动恒定加速度启动规律计算时间;不过要注意机车是在斜面上运动;解析内燃机驱动时,当列车以额定功率匀速行驶时速度最大,则当列车上坡时,采用电力驱动,则联立以上各式,解得答案()11112sin mav kP mgv a v P ++θ品味读懂题目,弄清物理量间的关系,是求解本题的关键;另外,由于机车置于斜坡上,因此在分析时要注意对重力沿斜面分量的影响;STS 机车启动问题羆例|4电动自行车是目前较为实用的代步工具,某厂生产的一种电动自行车,设计质量包括人kg 80=m ,动力电源选用能量存储为“36V 10Ah ”即输出电压为36V,工作电流与工作时间的乘积为10安培小时的蓄电池不计内阻,所用电动机的输入功率有两档,分别为W 1201=P 和W 1802=P ,考虑到传动摩擦以及电机发热等各种因素造成的损耗,电动自行车行驶时的功率为输入功率的80％,如果电动自行车在平直公路上行驶时所受阻力与行驶速率和自行车对地面的压力都成正比,即kmgv F f =,其中23m s 100.5⋅⨯=-k ,g 取102m/s ;求：1电动自行车分别采用两档行驶时,行驶的最长时间分别是多少2电动自行车在平直公路上能达到的最大速度;3估算选用“功率高档”时电动自行车在平直公路上的最大行程;启导从题设信息可以得知电池容量,如果再能根据功率与电压求出电流,就可以求出时间;第2问中求出牵引力和有用功率,按照瞬时功率表达式就可以求出最大速度;第3问中由“估算”与实际情况可近似认为自行车匀速运动,又以功率高档能够行使的最长时间已经求出,故最大行程即可求出;解析1根据公式UI P =,可得两档电流分别为再根据电池容量可得当电动自行车以最大功率行驶至匀速状态时速度最大,则3忽略电动自行车的启动和减速过程,可认为电动自行车能以最大速度行驶2h ,即答案13h 2h 26m/s 343.2km品味本题并没有局限于机车的两种启动形式上,而是从电池容量、功率高低档、功率、效率、估算最大行程等角度进行命题;题目背景密切联系生活实际,涉及物理知识丰富而且基础,不仅很好的考查了学生提取、分析、处理信息的能力,还考查了学生对客观世界的科学抽象思维能力,充分展示了“SYS ” 题目的特色;机车启动综合题芆例|5近年来,“动车组”运输在我国得到了迅速发展,成为城际间高效的交通的重要工具,并因其安全舒适、灵活快捷的特点而倍受青睐;动车组就是由几节自带动力的车厢与几节不带动力的车厢编成的列车组;假设有一动车组由五节车厢连接而成,每节车厢的质量为kg 1084⨯,其中第一节和第五节车厢带动力,额定功率均为kW 1024⨯;已知在动车组行驶全程中阻力恒为重力的0.1倍,启动时的最大加速度为2m/s 1,行至km 2时速度达到最大值,试求该动车组达到最大行驶速度所需的最短时间g 取2m/s 10;启导要求达到最大速度所需时间,必需想弄清怎样运动时间最短;分析可知,机车一开始就应以最大加速度运动,当其功率达到额定功率时,然后再恒定功率启动,这样所用时间最短;要注意的是,本题中第一节和第五节车厢都是带动力的,应用总功率算；计算阻力时也不能忘了将用五节车厢全部考虑上;机车达到额定功率后,牵引力将发生变化,要求时间需用动能定理来求解;解析分析可知,机车以最大加速度运动时所用时间最短,由题意知由牛顿第二定律得解得 N 1085⨯=F当机车加速到最大功率时解得 m/s 50=v由 1at v =可得 50s 1=t之后,机车恒定功率运动,则解得 m/s 100=m v由动能定理知解得 s 452=t所以 95s 45s 50s 21=+=+=t t t答案95s品味本题所涉及的方法规律与前面例题中所总结的没有任何区别,只是本题的情境更为新颖、复杂,运算复杂程度也相应较大一些;这就使得一些学员可能会在心理上、情境分析上和运算上遇到障碍;因此要想突破一些综合性较强、情境较为复杂、素材较为新颖的题目,除了要做好常规题,掌握好基本方法外,还要训练好审题基本功、分析题意及综合信息、物理知识组合应用和较强的运算能力;1．机车启动机车在发动机牵引力驱动下由静止到获得最大速度的过程,通常有恒定功率启动和恒定加速度启动两种基本方式,而前者在实际中很少使用;2．机车启动两种方式的图像描述恒定功率启动：恒定加速度启动：3．常见基本问题及其处理方法P,速度v0匀速行驶时,牵引力为F0,在t1时刻,司机减小油门,使汽车的功率减为P/2,此后保持该功率继续行驶,t2时刻,汽车又恢复到匀速运动状态;下面是有关汽车牵引力F、速度v,在此过程中随时间t变化的图像,其中正确的是解析汽车功率瞬间减半,速度不会突变,因此牵引力会随之减半;之后恒定功率运动,由于牵引力小于阻力,因此汽车速度在减小,而牵引力在增加,汽车做加速度减小的减速运动;当牵引力在此等于阻力时,汽车匀速,但此时速度将会变为原来的一半;综上分析,A、C选项正确;答案AC回味求解机车启动图像题,将图像与实际运动结合起来分析是求解此类的基本方法;兴趣小组为了检测某种新型节能环保电动车的性能,测出该车总质量为kg 1013⨯=m ,并使之由静止开始沿水平测试道运动,传感器设备记录其运动的tv -图像如图所示;该车运动中受到的摩擦阻力含空气阻力恒定,且摩擦阻力与车对路面的压力的比值为.20=μ;赛车在s 5~0的t v -图像为直线,第5s 达到该车发动机的额定功率并保持该功率行驶,在s 20~5之间,车的tv -图像先是一段曲线,后为直线;取2m/s 10=g ,试求：1该车发动机的额定功率;2该车的最大速度m v ;3该车出发后前20s 内的位移;解析10~5s 赛车做匀加速直线运动,其加速度5s 时,由牛顿第二定律得解得 N 6000=F所以额定功率kW 1201==Fv P2当赛车速度为m v 时,牵引力可得 m /s 60m =vst /1020m v 5020303车在前5s 的位移在5~20s 内发动机的功率为额定功率,且在20s 时车得速度达到最大速度m v ,由动能定理得代入数据解得m 1002=x该车出发后前20s 内的总位移答案1120kW 260m/s 3150m回味本题借助图像传递信息,考查了机车恒定加速度启动的基本规律,是一道能很好检测学生对机车启动问题求解方法掌握正确与否及熟练程度的题目;年7月23日甬温线动车事故后,提高了人们对动车和高铁的关注,某实验小组考察到有一动车由六节车厢连接而成,每节车厢质量均为4108⨯kg,其中等一节、第二节带动力,他们的额定功率分别是7102⨯W 和7101⨯W,车在行驶过程中阻力恒为重力的0.1倍;g =10 m/s 21求该动车组的最大行驶速度；2若动车以1m/s 2的加速度匀加速启动,t =10s 时刻,第一节车厢和第二节车厢之间的拉力的最大值是多大3若动车以1m/s 2的加速度匀加速启动,t =10s 时刻,第一节车厢和第二节车厢之间的拉力的最小值是多大 此时第二节车厢的实际功率是多少解析对整列动车,质量为当牵引力等于阻力时,动车速度最大,此时有解得 m /s 5.62m =v2当s 10=t 时,动车速度为假设只有第一节车厢提供动力,设此时实际功率为1P ',则对整列车解得 W 102W 106.97161⨯=<⨯='P P说明只有第一节车厢提供动力时可以按照题设要求行使;此时第一、二节车厢间拉力最大;对后五节车厢有其中kg 104.0kg 1085542⨯=⨯⨯=M3当第二节车厢的动力可以使后五节车厢满足题设要求时,第一、二节车厢之间拉力最小,等于0,此时对后五节车厢来说,有又 g M f 221.0=可解得 W 101W 1087262⨯=<⨯='P P这说明第一、二节车厢间最小拉力为0,此时第二节车厢的实际功率 W 10862⨯='P答案162.5m/s 2kg 104.05⨯ 3W 1086⨯回味本题情境虽与例5颇为相似,但在问题设计上却有很大区别,特别是第2、3问;要求解这两问需要判断第一、二节车厢之间拉力最大和最小的条件,需要用到假设法、整体法和隔离法,对思维能力要求较高,具有不小难度;只有积累充实的知识基础、练就了各种方法,具百备较强的分析综合能力,培养良好的物理知识组合运用意识,求解此类题目才会变得得心应手;1．某兴趣小组的同学研究一辆电动小车的性能;他们让这辆小车在平直的水平轨道上由静v-图象除2~6s时间段内止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,得到了如图所示的t的图线为曲线外,其余时间段的图线均为直线;已知在2~8s时间段内小车的功率保持不变,在8s末让小车无动力自由滑行;小车质量为0.5kg,设整个过程中车所受阻力大小不变;则下列判断正确的有A．小车在前2s内的牵引力为0.5 NB．小车在6~8 s的过程中发动机的功率为3WC．小车在全过程中克服阻力做功14.25 JD．小车在全过程中发生的位移为21mP从静止开始匀加速启动,最后做匀速运动的过程中, 2．下列各图是反映汽车以额定功率额其速度随时间以及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象,其中正确的是3．质量为5 103 kg的汽车在t=0时刻速度v0=10m/s,随后以P=6 104 W的额定功率沿平直公路继续前进,经72s达到最大速度,设汽车受恒定阻力,其大小为2.5 103N;求：1汽车的最大速度v m；2汽车在72s内经过的路程s;4．某司机为确定他的汽车上所载货物的质量,他采用了如下方法：已知汽车自身的质量为m0,当汽车空载时,让汽车在平直公路上以额定功率行驶,从速度表上读出汽车达到的最大速度为v 0;当汽车载重时,仍让汽车在平直公路上以额定功率行驶,从速度表上再读出汽车达到的最大速度为v m ;设汽车行驶时的阻力与总重力成正比,比例系数为μ;1根据以上提供的已知量求出车上所载货物的质量m 1；2若汽车载重时以某一功率P 行驶,那么汽车所能达到的最大速度是多少5．2011·浙江高考节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车;有一质量m =1 000 kg 的混合动力轿车,在平直公路上以v 1= 90 km/h 匀速行驶,发动机的输出功率为P =50 kW;当驾驶员看到前方有80 km/h 的限速标志时,保持发动机功率不变,立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电,使轿车做减速运动,运动L =72 m 后,速度变为v 2=72 km/h;此过程中发动机功率的51用于轿车的牵引,54用于供给发电机工作,发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能;假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变;求1轿车以90 km/h 在平直公路上匀速行驶时,所受阻力阻F 的大小；2轿车从90 km/h 减速到72 km/h 过程中,获得的电能电E ；3轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能电E 电维持72 krn/h 匀速运动的距离L ';1．BD 2．ACD3．答案124m/s 21252m解：1当达到最大速度时,有2从开始到72s 时刻,依据动能定理得解得 m 125222202m =+-=fmv mv Pt s4．答案100m v v v m m - 200m gv m Pv μ 解：1汽车空载时汽车载重时解得 001m v v v m mm -=2由题意可知,若汽车行使功率为P ,则有即此时可以达到的最大速度为5．答案1N 1023⨯ 2J 103.64⨯ 3m 5.31解：1由题意知解得 N 1023⨯=牵F当轿车匀速行驶时,牵引力与阻力大小相等,有 2在减速过程中,注意到汽车只有P 51用于汽车的牵引,由动能定理得 解得 J 1075.15⨯=Pt 电源获得的电能为3根据题设,轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为N 1023⨯=阻F ;在此过程中,由能的转化与守恒定律可知,仅有电能客服阻力做功,则代入数据,解得。
机车启动问题高中物理
机车启动问题高中物理
机车启动涉及到一些高中物理的知识，主要涉及到牛顿运动定律和摩擦力等概念。
当机车启动时，首先需要克服静摩擦力，这是由于两个物体之间的接触面存在微小的不规则，需要克服这种不规则才能开始运动。
根据牛顿第一定律，物体要改变其状态（包括静止状态）需要施加一个力。
当驾驶员给机车施加一定的油门后，引擎产生的动力会通过传动系统传递到车轮，车轮与地面之间的摩擦力将克服静摩擦力，使得机车开始运动。
从牛顿第二定律的角度来看，机车启动时所受的净合外力将导致机车产生加速度，加速度的大小与所施加的力成正比，与机车的质量成反比。
因此，启动时需要施加足够的力以克服摩擦力，并使机车产生足够的加速度，才能启动。
此外，机车启动还涉及到动能和功的转化。
当机车启动时，引擎产生的动能通过传动系统传递到车轮，车轮与地面之间的摩擦力做功，将动能转化为机械能，推动机车运动。
总的来说，机车启动涉及到克服静摩擦力、施加足够的力以产
生加速度、动能和功的转化等多个物理概念。
希望以上回答能够满足你的需求。
专题 机车启动问题(课件)-高中物理必修二精品课件
【解析】(1)当汽车达到最大速度时,F=Ff,则:P额=Ffvm
解得:
Ff
P额 vm
80 103
20
N 4 103 N
(2)在匀加速阶段，由牛顿第二定律得：F-Ff=ma
解得: F=Ff+ma=(4×103+2×103×2) N=8×103 N
当汽车达到额定功率时:P额=Fv 解得: v 匀加速运动的时间为: t v 10 s 5 s
【解】 (1)由 P＝Fv＝F 阻 vmax 得： vmax＝FP阻＝μmP g＝0.1×650××110033×10 m/s＝12 m/s.
(2)由 P＝Fv 得 F＝Pv，当 v1＝2 m/s 时， F1＝vP1＝60×2 103 N＝3×104 N， 由牛顿第二定律得 F1－F 阻＝ma，所以 a＝F1－mμmg＝3×104－05.×1×1053×103×10 m/s2
保持vm 匀速
匀速直线运动
机车以恒定功率启动的v－ t 图
先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最终以速度
做匀速直线运动。
vm＝
P F阻
记住两个重要关系式 （1）瞬时加速度公式:
v
vm
P
a=
v m
F阻
（2）最大速度公式
0
t
vm＝
P F阻
发动机做的功只能用W =Pt计算，不能用W =Fl计算（因为F为变力）
例2.假定额定功率80 kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为20 m/s，汽车质 量为2×103 kg，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2 m/s2，运动 过程中阻力不变，求： (1)汽车所受的恒定阻力大小； (2)汽车匀加速运动的最长时间. (3)3 s末汽车的瞬时功率多大？ (4)速度为16 m/s时汽车的加速度多大？
高中物理专题复习---机车启动问题
微专题27 机车启动问题【核心要点提示】 两种启动方式的过程分析：v ↑⇒F ＝P 不变v ↓⇒a ＝F －F 阻m↓ 【微专题训练】(2016·安徽省八校高三联考)一辆汽车在平直公路上行驶时，受到的阻力为其重力的n 倍，当其速度为v 、加速度为a 时，发动机的实际功率为P ，重力加速度为g ，则该汽车的质量为( ) A.P （a ＋ng ）v B.（a ＋ng ）v PC.P（ng －a ）vvD.（ng －a ）v P【解析】根据牛顿第二定律得F －f ＝ma ，解得F ＝f ＋ma ，则发动机的实际功率P ＝Fv ＝(ma ＋f )v ，由于f ＝nmg ，即P ＝(ma ＋nmg )v ，解得m ＝P （a ＋ng ）v 。
A 项正确。
【答案】C(2016·福建省福州市高三联考)质量为m 的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度图象如图所示，从t 1时刻起汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为F f ，则( )A ．0～t 1时间内，汽车的牵引力等于m v 1t 1B ．t 1～t 2时间内，汽车的功率等于⎝⎛⎭⎫m v 1t 1＋F f v 1 C ．汽车运动过程中最大速度等于⎝⎛⎭⎫mv 1F f t 2＋1v 1 D ．t 1～t 2时间内，汽车的平均速度小于v 1＋v 22【解析】0～t 1时间内，汽车匀加速运动时的加速度为a ＝v 1t 1，牵引力F ＝F f ＋ma ＝F f ＋m v 1t 1，故A 错误；t 1～t 2时间内，汽车的功率P ＝(F f ＋m v 1t 1)v 1，故B 正确；汽车的最大功率为P ＝Fv 1，达到最大速度时有P ＝F f v 2，联立可得最大速度v m ＝v 2＝(mv 1F f t 1＋1)v 1，故C 错误；t 1～t 2时间内，汽车做变加速运动，该过程图线与时间轴围成的面积大于匀变速过程的面积，即变加速的位移大于匀加速的位移，所以汽车的平均速度大于v 1＋v 22，故D 错误。
2022届高中物理新教材同步必修第二册 第8章机械能及其守恒定律 专题强化 机车的两种启动方式
机车的两种启动方式[学习目标]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．一、以恒定功率启动导学探究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F f：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？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？答案3．试在图1中定性画出此过程中的v－t图像．图1答案如图所示：在水平路面上运动的汽车的额定功率为100 kW，质量为10 t，设阻力大小恒定，且为车重力的0.1倍(g取10 m/s2)，则：(1)若汽车以不变的额定功率从静止启动，汽车的加速度如何变化？(2)当汽车的加速度为2 m/s2时，速度为多大？(3)汽车在运动过程中所能达到的最大速度的大小是多少？答案见解析解析(1)若汽车以不变的额定功率从静止启动，v变大，由P额＝F v知，牵引力F减小，根据牛顿第二定律有F －F f ＝ma ，可知汽车的加速度逐渐减小到零． (2)F －F f ＝ma 1 P 额＝F v 1联立得：v 1＝103m/s.(3)当汽车速度达到最大时，a 2＝0，F ′＝F f ，P ＝P 额，故 v max ＝P 额F f ＝1050.1×104×10 m/s ＝10 m/s.二、以恒定的加速度(牵引力)启动导学探究 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F f .(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？(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？(3)分析整个运动过程并画出汽车运动的v －t 图像． (4)画出整个过程中汽车运动的P －t 图像． (5)求出整个过程中汽车的最大速度．答案 (1)由F －F f ＝ma 知a 不变，F 也不变，由P ＝F v 知，此过程汽车的实际功率P 增大． (2)刚达到额定功率时，F －F f ＝ma P 额＝F v 1，得v 1＝P 额F f ＋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)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)如图所示：(5)P 额F f(2020·随州一中高一下期中)如图2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 ＝5×103 kg 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 ＝0.2 m/s 2，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v m＝1.02 m/s的匀速直线运动．取g＝10 m/s2，不计额外功．求：图2(1)起重机允许的最大输出功率；(2)重物做匀加速直线运动所经历的时间和起重机在第2 s末的输出功率．答案(1)5.1×104 W(2)5 s 2.04×104 W解析(1)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＝F0v m，F0＝mg可得P0＝mg v m＝5.1×104 W；(2)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＝F v1，F－mg＝ma，v1＝at1联立并代入数据得，t1＝5 s，F＝5.1×104 N第2 s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＝F v2联立并代入数据解得：P＝2.04×104 W.针对训练一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v－t图像如图3所示．已知汽车的质量为m＝2×103 kg，汽车受到的阻力大小恒为车重力的110，g取10 m/s2，则()图3A．汽车在前5 s内受到的阻力大小为200 N B．前5 s内的牵引力大小为6×103 N C．汽车的额定功率为40 kWD．汽车的最大速度为20 m/s答案 B解析 由题意知汽车受到的阻力大小为车重力的110，则阻力大小为F f ＝110mg ＝110×2×103×10 N ＝2 000 N ，选项A 错误；由题图知前5 s 内的加速度a ＝ΔvΔt ＝2 m/s 2，由牛顿第二定律知前5 s 内的牵引力大小为F ＝F f ＋ma ＝(2 000＋2×103×2) N ＝6×103 N ，选项B 正确；5 s 末达到额定功率P 额＝F v 5＝6×103×10 W ＝6×104 W ＝60 kW ，最大速度v max ＝P 额F f ＝6×1042 000m/s ＝30 m/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 －F f ＝ma 联系着力和加速度，P ＝F v 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v m 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F f ，故v m ＝P F ＝PF f .(2)匀加速启动持续时间的求法．牵引力F ＝ma ＋F f ，匀加速的最后速度v m ′＝P 额ma ＋F f，时间t ＝v m ′a .(3)瞬时加速度的求法．根据F ＝Pv 求出牵引力，则加速度a ＝F －F f m.1．(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v4时，汽车的瞬时加速度大小为( )A.P m vB.2P m vC.3P m vD.4P m v 答案 C解析 当汽车速度为v 时，汽车做匀速运动，则F ＝F f根据功率与速度的关系得P ＝F v ，汽车受到的阻力大小为F f ＝F ＝P v当车速为v 4时，根据功率与速度的关系得，P ＝F 1·v 4，则F 1＝4Pv ，根据牛顿第二定律得F 1－F f ＝ma ，解得汽车的瞬时加速度的大小为a ＝3Pm v，故选C.2．质量为5 t 的汽车，在水平路面上以加速度a ＝2 m/s 2启动，所受阻力大小恒为1.0×103 N ，汽车启动后第1 s 末发动机的瞬时功率是( ) A ．2 kW B ．22 kW C ．1.1 kW D ．20 kW 答案 B解析 根据牛顿第二定律得：F －F f ＝ma ，则F ＝F f ＋ma ＝1 000 N ＋5 000×2 N ＝11 000 N ，汽车第1 s 末的速度大小为v ＝at ＝2×1 m/s ＝2 m/s ，所以汽车启动后第1 s 末发动机的瞬时功率为：P ＝F v ＝11 000×2 W ＝22 000 W ＝22 kW ，故B 正确．3．(多选)(2020·厦门一中高一期末)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v 1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v 2匀速上升为止，重物上升的高度为h ，重力加速度为g ，则整个过程中，下列说法正确的是( ) A ．钢绳的最大拉力为P v 2B ．钢绳的最大拉力为Pv 1C ．重物的最大速度v 2＝PmgD ．重物匀加速运动的加速度为Pm v 1－g答案 BCD解析 由F －mg ＝ma 和P ＝F v 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，当F ＝mg 时重物达到最大速度v 2，故v 2＝P mg ；最大拉力F m ＝mg ＋ma ＝P v 1，a ＝P m v 1－g ，A 错误，B 、C 、D 正确． 4．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( ) A.P mg sin α B.P cos αmgC.Pmg (k ＋sin α) D.P mgk答案 C5.(多选)如图1所示是一汽车在平直路面上启动的v －t 图像，从t 1时刻起汽车的功率保持不变，由图像可知( )图1A ．0～t 1时间内，汽车的牵引力增大，加速度增大，功率不变B ．0～t 1时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变，功率增大C ．t 1～t 2时间内，汽车的牵引力减小，加速度减小D ．t 1～t 2时间内，汽车的牵引力不变，加速度不变 答案 BC6．(多选)质量为2×103 kg 、发动机的额定功率为80 kW 的汽车在平直公路上行驶．若该汽车所受阻力大小恒为4×103 N ，则下列判断中正确的有( ) A ．汽车的最大速度是10 m/sB ．汽车以2 m/s 2的加速度匀加速启动，启动后第2 s 末发动机的实际功率是32 kWC ．汽车以2 m/s 2的加速度匀加速启动，匀加速运动所能维持的时间为10 sD ．若汽车保持额定功率启动，则当其速度为5 m/s 时，加速度为6 m/s 2 答案 BD解析 当牵引力大小等于阻力大小时速度最大，根据P ＝F f v m 得，汽车的最大速度v m ＝PF f ＝80 0004 000m/s ＝20 m/s ，故A 错误；根据牛顿第二定律得F －F f ＝ma ，解得F ＝F f ＋ma ＝4 000 N ＋2 000×2 N ＝8 000 N ，第2 s 末的速度v ＝at ＝2×2 m/s ＝4 m/s ，第2 s 末发动机的实际功率P 1＝F v ＝8 000×4 W ＝32 kW ，故B 正确；匀加速直线运动的末速度v 1＝P F ＝80 0008 000 m/s＝10 m/s ，做匀加速直线运动的时间t ′＝v 1a ＝102 s ＝5 s ，故C 错误；当汽车速度为5 m/s时，牵引力F ′＝P v 2＝80 0005 N ＝16 000 N ，根据牛顿第二定律得汽车的加速度a ′＝F ′－F f m ＝16 000－4 0002 000m/s 2＝6 m/s 2，故D 正确．7．汽车在平直公路上以速度v 0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( )答案 C8.一赛车在平直赛道上以恒定功率200 kW 加速，受到的阻力不变，加速度a 和速度v 的倒数的关系如图2所示，则赛车( )图2A ．做匀加速直线运动B ．质量为200 kgC ．所受阻力大小为2 000 ND ．v ′＝50 m/s 时牵引力大小为2 000 N 答案 C解析 由题图可知，加速度变化，赛车不是做匀加速直线运动，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 ＝100 m/s ，此时有P ＝F f v ，可得F f ＝2 000 N ，故C 正确；图线的反向延长线与纵轴的交点为a 0＝－4 m/s 2，根据牛顿第二定律有F －F f ＝ma ，其中F ＝P v ，可得P v －F f ＝ma ，则有a ＝P m v －F fm ，此时有F f ＝－ma 0，可得m ＝500 kg ，故B 错误；v ′＝50 m/s 时，F ′＝P v ′＝200 00050 N ＝4 000 N ，故D 错误．9．在水平路面上运动的汽车的额定功率为60 kW ，若其总质量为5 t ，在水平路面上所受到的阻力大小为5×103 N ，求： (1)汽车所能达到的最大速度的大小；(2)若汽车以0.5 m/s 2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； (3)若汽车以额定功率启动，则汽车的车速为v 1＝2 m/s 时的加速度多大； (4)若汽车以v 2＝6 m/s 的速度匀速行驶，汽车的实际功率多大． 答案 (1)12 m/s (2)16 s (3)5 m/s 2 (4)3×104 W解析 (1)当汽车速度达到最大时，牵引力F ＝F f ，则由P ＝F v 得汽车所能达到的最大速度为v max ＝PF f＝12 m/s ；(2)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 ，则有Pv －F f ＝ma 得v ＝PF f ＋ma＝8 m/s由v ＝at 得这一过程维持的时间为t ＝16 s.(3)当汽车以额定功率启动达到2 m/s 的速度时，牵引力为F ′＝Pv 1＝3×104 N由牛顿第二定律得汽车的加速度大小为 a ′＝F ′－F fm ＝5 m/s 2.(4)P ′＝F f v 2＝3×104 W.10.汽车发动机的额定功率为60 kW ，汽车的质量为4吨，当它行驶在坡度为α(sin α＝0.02)的长直公路上时，如图3所示，所受摩擦力为车重力的0.1倍(不计空气阻力，g 取10 m/s 2)，求：(结果均保留三位有效数字)图3(1)汽车所能达到的最大速度的大小；(2)若汽车从静止开始以0.6 m/s 2的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间； (3)当汽车从静止开始以0.6 m/s 2的加速度匀加速行驶直到速度达到最大值的过程中，汽车做功为多少．答案 (1)12.5 m/s (2)13.9 s (3)4.16×105 J解析 (1)汽车在坡路上行驶，所受阻力分为两部分，即 F 阻＝kmg ＋mg sin α＝4 800 N 又因为F ＝F 阻时，P ＝F 阻·v m ，所以 v m ＝P F 阻＝6×1044 800m/s ＝12.5 m/s(2)汽车从静止开始，以a ＝0.6 m/s 2的加速度匀加速行驶，有F ′－kmg －mg sin α＝ma ，所以F ′＝ma ＋kmg ＋mg sin α＝4×103×0.6 N ＋4 800 N ＝7.2×103 N ；保持这一牵引力，汽车可达到匀加速行驶的最大速度v m ′，有 v m ′＝PF ′＝6×1047.2×103 m/s ≈8.33 m/s由运动学规律可得 t ＝v m ′a ＝8.330.6s ≈13.9 s(3)汽车在匀加速阶段行驶时做功为 W ＝F ′·l ＝F ′·v m ′22a≈4.16×105 J.。
人教版高中物理必修二高一下学期期末考试重点测试：机车启动问题(P=FV公式)[有解析].docx
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高中物理学习材料唐玲收集整理来源：2012-2013学年河北省存瑞中学高一第二次月考物理试题（带解析）【题文】火车在一段水平的直线轨道上匀加速运动，若阻力不变，则牵引力F和它的瞬时功率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不变，P不变【答案】A【解析】试题分析：由于火车做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得，，由于f不变，a不变，所以火车的牵引力F不变，火车的功率，F不变，但是火车的速度v在不断的增加，所以火车的功率在不断的变大，所以A正确．故选A．考点：功率、平均功率和瞬时功率．点评：分析火车的瞬时功率只能用功率来分析，公式求出的是平均功率的大小．来源：2012-2013学年江西省南昌市第二中学高一下学期期中考试物理试题（带解析）【题文】某汽车发动机的额定功率为P＝6.0×10 4W，汽车的质量为m＝5.0×10 3kg，该车在水平路面上沿直线行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10 m/s2.试求：(1)汽车保持额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少？(2)若汽车从静止开始且保持以a＝0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？【答案】12m/s 16s【解析】试题分析：(1)设汽车以额定功率启动达到最大速度v m时牵引力为F，此时汽车的加速度a＝0.根据牛顿第二定律和功率的表达式F－f＝ma＝0①f＝0.1mg②P＝Fv m③联立①②③解得v m＝12 m/s.(2)设汽车从静止开始做匀加速运动终止时的速度为v，这一过程所用的时间为t，由于速度为v时汽车的实际功率F′v等于汽车的额定功率P.根据匀变速运动公式和牛顿第二定律得F′－f＝ma④v＝at⑤F′v＝P⑥联立④⑤⑥解得t＝16 s.考点：本题考查了汽车启动，点评：汽车以额定功率启动达到最大速度v m时牵引力为F，此时汽车的加速度a＝0.然后结合牛顿运动定律，可解出汽车的最大速度，由于速度为v时汽车的实际功率F′v等于汽车的额定功率P.根据匀变速运动公式和牛顿第二定律可解得来源：2012-2013学年河北省馆陶一中高一下学期期中考试物理试题（带解析）【题文】关于功率公式P=和P=Fv，下列说法中正确的是（）A．由P=知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率B．由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率C．由P=Fv知汽车的功率与它的速度成正比D．由P=Fv知当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比【答案】D【解析】试题分析：由P=，知道W和t可以求出在t这一段时间间隔内的平均功率，而不是任意时刻的瞬时功率，A错误。
高中物理机车启动问题
电动机通过一轻绳吊起一质量为8kg的 物体，电动机的功率不能超过1200W， 要将此物体由静止起用最快的方式吊 高90m(已知此物体在吊高接近90m时已 开始以最大速度上升）所需时间为多 少？
若对拉力无限定时为机车以恒定功率启动（答 案为6.75s)
3
6 V/m· -1 s
t/s
O
42m
2 4 6 8 10 12 14 16 18
一个质量为50千克的人乘坐电梯，由静 止开始上升。整个过程电梯对人做功的 功率P—t图象如图所示(g=10m／s2)。 加速和减速过程均为匀变速运动，求： (1)图象中P2的值； (2)8秒内电梯上升的高度
如图所示,电动机牵引一根原来静止的长L为1m,质 量m为0.1kg的导体棒MN上升,导体棒的电阻R为1Ω, 架在竖直放置的框架上,它们处于磁感应强度B为 1T的匀强磁场中,磁场方向与框架平面垂直.当导 体棒上升h=3.8m时,获得稳定的速度,导体棒上产 生的热量为2J,电动机牵引棒时,电压表、电流表 的读数分别为7V、1A,电动机内阻r为1Ω,不计框 架电阻及一切摩擦,求： （1）棒能达到的稳定速度； （2）棒从静止至达到稳定 速度所需要的时间。
恒定功率启动比恒定加速度启动先达到 最大速度，则恒定功率启动更省时间？
水平地面上停放着质量M=200kg的平板小车，通过 水平轻绳由远处的卷扬机牵引，车上放一质量 m=50kg的物块，设物块与平板车之间及平板车与 地面之间的动摩擦因数均为0.4，一直卷扬机的工 作电压U=250V，最大输入电流为20A，机械效率 =80%,开动卷扬机，使小车从静止开始运动（最大 静摩擦力按滑动摩擦力计算）则： 1）为保证运动中物块与小车始终保持相对静止， 则卷扬机对小车牵引力最大不能超过多少？ 2000N
高中物理难点_机车启动问题
高中物理难点——机车启动问题难点分析： a 、F 、p 、v 四个物理量间相互联系、相互制约.机车起动分两类：（1）以恒定功率起动；（2）以恒定牵引力起动.（1） 以恒定功率起动——P=Fv ，所以加速度一定是变化的。
速度不断增加，F 减小，所以加速度逐渐减小阻力存在，牵引力F 减小到与阻力相等时，不能再减小，合力为零，匀速运动汽车达到最大速度时a =0，F =f ,P =Fv m =fv m . （2）以恒定牵引力起动（或以恒定加速度启动），P=Fv <额定功率P m匀加速当功率增大到额定功率P m 后，变加速（a ↓）速度增大到一定程度后，⇒ （a =0）匀速. 例1.汽车以恒定功率P 由静止出发，沿平直路面行驶，最大速度为v ，则下列判断正确的是A.汽车先做匀加速运动，最后做匀速运动B.汽车先做加速度越来越大的加速运动，最后做匀速运动C.汽车先做加速度越来越小的加速运动，最后做匀速运动D.汽车先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动解析：汽车以恒定功率P 由静止出发，根据功率与速度关系式P=Fv ，F 为牵引力当功率P 一定时，速度v 越大，牵引力F 越小，刚开始速度很小，牵引力F 很大，牵引力F 大于阻力，合力向前，加速度向前，物体做加速运动随着速度的增加，牵引力F 不断变小，合力也变小，加速度也变小 当牵引力F 减小到等于阻力时，加速度减为零，速度达到最大，之后物体做匀速直线运动 故选C ．例2.汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的0.01倍，当速度为4 m/s 时，加速度为0.4 m/s 2.若保持此时的功率不变继续行驶，汽车能达到的最大速度是________m/s. （g 取10 m/s 2） 解析：设汽车质量为m ，阻力f=0.01mg速度为v=4 m/s 时，加速度为a=0.4 m/s 2，F-f=ma ，因此F=f+ma=0.01mg+ma此时功率P=Fv=(0.01mg+ma)v 汽车速度最大时，此时牵引力F 最小，a=0，合力为零，m g 01.0f F min ==例3. 汽车发动机额定功率为60 kW ，汽车质量为5.0×103 kg ，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的0.1倍，g 取10 m/s 2，试求：（1）汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？（2）若汽车从静止开始，以0.5 m/s 2的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长时间？（3）若汽车以额定功率起动，则汽车车速为v=2m/s 时其加速度多大？解析：（1）额定功率，P=Fv ，（注意F 是牵引力，不是合力！）车质量为m ，车重为mg ，阻力f=0.1mg速度最大时，加速度a=0，牵引力m g 1.0f F min == 此时功率依然为额定功率，故max min v F P =（2）加速度m f F a -=f 、m 均不变，因此如汽车加速度不变，牵引力F 不变汽车加速运动，v 变大，P=Fv ，汽车功率必须变化，即随v 增大而增大。
专题10 机车的启动问题--2022-2023学年高中物理同步练习分类专题教案(人教版2019必修第
专题10 机车的启动问题--2022-2023学年高中物理同步练习分类专题教案（人教版2019必修第二册）教学目标：1.了解机车的启动原理及其线路图。
2.理解机车启动的过程。
3.掌握机车启动的方法与技巧。
4.能够对机车启动出现的故障进行分析与修理。
教学重点：1.机车启动的原理与过程。
2.机车启动的线路图及其设备。
3.引擎的启动方法与技巧。
教学难点：1.对引擎启动的过程进行分析。
2.对机车启动故障进行分析与修理。
3.对机车启动设备的使用与维护。
教学方法：1.思维导图法。
2.板书法。
3.讲解法。
教学过程：一、导入新课利用背景知识询问学生们在日常生活中是否还见过其他的火车。
二、概念解析解释机车启动的含义机车启动是指将机车发动机从静止状态启动到运转状态的过程，使机车可以开始行驶。
三、核心概念1.机车启动原理通过切断或加入电流，控制发动机内部的燃料、空气、火花等要素，使引擎能够开始运转。
2.机车启动过程1）检查机车起动准备工作是否完成，如水、油、电等。
2）给机车电池供电，机车电路显示的绿灯亮起。
3）启动开关拨到“ON”前，检查制动系统是否正常。
4）拨到“ON”（点火）位置，等待预热。
5）将起动开关拨到“START”（启动），连续拧动，待引擎成功运转后，松开按钮。
6）检查发动机转速是否正常，机车是否稳定运行。
四、教学方法1.思维导图法首先，在黑板上绘制出机车启动的思维导图，通过思维导图法呈现内容，给学生留下深刻印象。
2.板书法在黑板上绘制机车启动的线路图及其设备，逐步引导学生对板书内容做出思考和总结。
3.讲解法通过详细讲解机车启动的过程，帮助学生逐步理解机车启动原理及其方法与技巧。
五、参考课堂练习1.列举影响机车启动的因素。
2.列举机车启动过程的步骤。
3.解释点火系统的作用。
4.分析引擎启动故障的原因。
5.介绍机车启动设备的正确使用与维护方法。
六、实践应用1.在校外实地考察机车启动设备的使用。
2.在实验室中模拟机车启动过程。
高中物理必修2机车启动问题知识点复习总结方法复习总结同步巩固练习考前复习新高考
高中物理必修2机车启动问题“机车”：汽车，火车，轮船、摩托车等动力机械都是机车。
题型1（恒定功率启动）对机车启动问题应首先弄清楚是功率恒定还是加速度恒定。
对于机车以恒定加速度启动问题，机车匀加速运动能维持 的时间，一定是机车功率达到额定功率的时间。
弄清了这一点，利用牛顿第二定律和运动学公式就很容易求出机车匀 加速运动能维持的时间。
汽车在平直路面上保持发动机功率不变，即以恒定功率启动，其加速过程如下所示：变加速N 埃送动机车的启动只有一个过程，在此过程中，机车不断加速，因为开始时机车已经达到最大功率，所以在速度不断增大的 时候，牵引力F 会不断减小，加速度a 也不断减小，但因为加速度的方向和速度的方向相同，所以无论加速度a 怎样 小，速度v 也是增加的。
启动过程结束的标志就是"速度不变”。
其p-t 图和v-t 图如下：注：由于牵引力是变力，发动机做的功只能用W = Pt 或动能定理计算，不能用W = Fs 计算。
汽车速度达到最大速度时a=0, F = f, P = Fv m = fv m1、汽车发动机的额定功率为60kW,汽车的质量为5000kg,它与地面间的动摩擦因数为0.1.求：（1） 汽车以恒定的功率启动后能达到的最大速度。
（2） 汽车的速度v=4m/s 时，汽车的加速度。
答案：（1）汽车以额定功率行驶，当加速度为零时，汽车的速度最大，由F —f=ma,得F min = f = ^mg = 5 x 103N,由V = §,得"max = -^― = 7= 12m/s r r m in J(2)当 v=4m/s 时，由 P=Fv,得F = -= 1.5 x 104^,贝＞Ja = ^ = = 2m/s 2v m m 2、如图所示，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖向岸边。
已知拖动缆绳 的电动机功率恒为P,小船的质量为m,小船受到的阻力大小恒为f,经过A 点时缆绳将于水平方向的 夹角0,小船的速度大小为vo 。
机车启动问题(P=FV公式)(必修2)
来源：2012-2013学年河北省存瑞中学高一第二次月考物理试题（带解析）【题文】火车在一段水平的直线轨道上匀加速运动，若阻力不变，则牵引力F和它的瞬时功率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不变，P不变【答案】A【解析】试题分析：由于火车做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得，，由于f不变，a不变，所以火车的牵引力F不变，火车的功率，F不变，但是火车的速度v在不断的增加，所以火车的功率在不断的变大，所以A正确．故选A．考点：功率、平均功率和瞬时功率．点评：分析火车的瞬时功率只能用功率来分析，公式求出的是平均功率的大小．来源：2012-2013学年江西省南昌市第二中学高一下学期期中考试物理试题（带解析）【题文】某汽车发动机的额定功率为P＝6.0×10 4 W，汽车的质量为m＝5.0×10 3 kg，该车在水平路面上沿直线行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10 m/s2.试求：(1)汽车保持额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少？(2)若汽车从静止开始且保持以a＝0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间？【答案】12m/s 16s【解析】试题分析：(1)设汽车以额定功率启动达到最大速度v m时牵引力为F，此时汽车的加速度a＝0.根据牛顿第二定律和功率的表达式F－f＝ma＝0①f＝0.1mg②P＝Fv m③联立①②③解得v m＝12 m/s.(2)设汽车从静止开始做匀加速运动终止时的速度为v，这一过程所用的时间为t，由于速度为v时汽车的实际功率F′v等于汽车的额定功率P.根据匀变速运动公式和牛顿第二定律得F′－f＝ma④v＝at⑤F′v＝P⑥联立④⑤⑥解得t＝16 s.考点：本题考查了汽车启动，点评：汽车以额定功率启动达到最大速度v m时牵引力为F，此时汽车的加速度a＝0.然后结合牛顿运动定律，可解出汽车的最大速度，由于速度为v时汽车的实际功率F′v等于汽车的额定功率P.根据匀变速运动公式和牛顿第二定律可解得来源：2012-2013学年河北省馆陶一中高一下学期期中考试物理试题（带解析）【题文】关于功率公式P=和P=Fv，下列说法中正确的是（）A．由P=知，只要知道W和t就可求出任意时刻的功率B．由P=Fv只能求某一时刻的瞬时功率C．由P=Fv知汽车的功率与它的速度成正比D．由P=Fv知当汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比【答案】D【解析】试题分析：由P=，知道W和t可以求出在t这一段时间间隔内的平均功率，而不是任意时刻的瞬时功率，A错误。
机车启动方式高中物理教案
机车启动方式高中物理教案教学目标：1. 理解机车启动的原理和方式；2. 能够描述机车启动的过程；3. 能够应用所学知识解决相关问题。
教学内容：1. 机车启动的原理；2. 机车启动的方式；3. 机车启动过程的描述。
教学重点：1. 机车启动的原理和方式；2. 机车启动过程的描述。
教学难点：1. 理解机车启动的原理；2. 描述机车启动过程。
教学准备：1. 教学PPT；2. 实验器材：小型模拟机车模型、电源、导线等。
教学过程：一、导入（5分钟）教师引导学生回顾能量转换的相关知识，引出机车启动的话题。
二、讲解机车启动原理（10分钟）1. 介绍机车启动的原理：机车通过内燃机的工作来产生动力；2. 分析机车启动的能量转换过程。
三、探究机车启动方式（15分钟）1. 分组讨论，总结机车启动的方式；2. 整理各种机车启动方式的特点和适用情况。
四、进行实验（20分钟）1. 学生进行实验，使用小型模拟机车模型来模拟机车启动的过程；2. 观察实验现象，分析启动过程中能量的转换情况。
五、总结与评价（10分钟）1. 学生归纳机车启动的原理和方式；2. 老师评价学生分析实验结果的能力和表达能力。
六、作业布置（5分钟）布置相关练习题，巩固学生所学知识。
教学反思：本节课设计了多个环节，通过引导学生回顾相关知识，讲解机车启动原理，探究机车启动方式，进行实验等环节，使学生能够全面了解机车启动的过程和方式。
实验环节的设置可以帮助学生更加直观地理解机车的启动过程，提高他们的实践能力和动手能力。
需要注意的是，教师要及时发现学生的问题，并加以引导，使每个学生都能够领会本节课的重点和难点。
高一物理机车启动P=FV公式试题
高一物理机车启动P=FV公式试题1.一种氢气燃料的汽车，质量为m=2.0×103kg，发动机的额定输出功率为80kW，行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的0.1倍。
若汽车从静止开始先匀加速启动，加速度的大小为a=1.0m/s2。
达到额定输出功率后，汽车保持功率不变又加速行驶了800m，直到获得最大速度后才匀速行驶。
汽车的最大行驶速度 m/s；汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间 s。
g=10m/s2【答案】40 35【解析】汽车的最大行驶速度为,匀加速运动时汽车的牵引力为,汽车匀加速所能达到的最大速度为，汽车从匀加速达到最大速度，到匀速运动的过程根据动能定理，解得t=35s【考点】机车在恒定的牵引力及恒定功率下的启动及动能定理。
2.把动力装置分散安装在每节车厢上，使其既具有牵引动力，又可以载客，这样的客车车辆叫做动车。
而动车组是几节自带动力的车辆（动车）加几节不带动力的车辆（也叫拖车）编成一组，如右图所示，假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等。
若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120km/h，则9节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为A．120km/h B．240km/h C．360km/h D．480km/h【答案】C【解析】在机车启动过程中，当阻力等于牵引力时，速度最大，故有：1节动车加3节拖车编成的动车组中，额定功率为，阻力为，故根据公式，有9节动车加3节拖车编成的动车组中，额定功率为，阻力为，故根据公式，有故选C【考点】考查了机车启动点评：关键是知道当阻力等于牵引力时，速度最大，3.为减少二氧化碳排放，我国城市公交推出新型节能环保电动车，在检测某款电动车性能的实验中，质量为 8×102 kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为 15 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出F－图，如图所示(图中 AB、BO 均为直线)．假设电动车行驶中所受的阻力恒定，则（）A．AB过程电动车做匀加速运动B．BC过程电动车匀加速运动C ．BC 过程电动车的牵引力的功率恒定D ．电动车在B 点速度为v m =3m/s 【答案】ACD【解析】在AB 过程中牵引力F 不变，随着速度的倒数逐渐减小，速度逐渐增大，可以判断AB 过程为初速度为零的匀加速直线运动，选项A 正确；在BC 过程由，F-图像的斜率表示功率，因此在此过程中汽车做的是额定功率运动，选项B 错误；选项C 正确；当速度最大时，牵引力等于阻力，最大速度为15m/s ，此时牵引力为400N ，因此阻力为400N ，额定功率为，在B 点刚好增大到额定功率，此时速度为，选项D 正确；故选ACD【考点】考查机车启动点评：本题难度中等，本题首先要读懂图象，根据图象分析电动车的运动情况是解题的关键4. 低速载货汽车质量为5.0×103kg ，其发动机的额定功率为3.75×104W ，汽车在平直道路上从静止开始启动，开始一段时间内，以1 m ／s 2的加速度做匀加速直线运动，最终达到的最大速度为15m ／s ，假设它运动中所受阻力大小恒定，求： (1)汽车运动中所受的阻力； (2)汽车匀加速运动的时间。
高中物理机车启动专题练习
高中物理机车启动专题练习机车启动专题练一、单选题1.一辆质量为m的电动汽车在平直公路上以恒定的功率加速行驶，当速度大小为v时，其加速度大小为a，设汽车所受的阻力恒为f。
以下说法正确的是：A。
汽车的功率为fv。
B。
当汽车的速度增加到2v时，加速度为a/2.C。
汽车行驶的最大速率为vmax = (f/m)^(1/2)。
D。
当汽车的速度为v时，行驶的距离为2v^2/a。
2.一辆质量为M的汽车，额定功率为Pm，汽车运动过程中所受阻力恒为f，汽车所能达到的最大速度为vm。
现在汽车从静止开始以恒定加速度a运动，经t1时间达到匀加速的最大速度v1后立即以某一恒定功率P1（P1 < Pm）运动，下列关于汽车运动速度-时间图像错误的是：A。
选项A图像错误。
B。
选项B图像错误。
C。
选项C图像错误。
D。
选项D图像错误。
3.一辆质量为m的汽车由静止开始从倾角为30°的斜坡底端开始向上爬坡，汽车所受摩擦力为f，经过时间t汽车刚好达到了最大速度vm，则：A。
若汽车以恒定功率上坡时牵引力不变，则牵引力为f。
B。
汽车运动的额定功率为fvm。
C。
若汽车以恒定加速度启动上坡，则t = vm/(g/2+f/m)。
D。
若汽车以恒定功率上坡，则t时间内汽车运动的位移为vm*t-(1/2)*(g/2+f/m)*t^2.4.当前我国“高铁”事业发展迅猛。
假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下，在水平轨道上由静止开始启动，其图象如图所示，已知在0~t1时间内为过原点的倾斜直线，t1时刻达到额定功率P，此后保持功率P不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动。
下列判断正确的是：A。
从0至t3时间内，列车一直匀加速直线运动。
B。
t2时刻的加速度大于t1时刻的加速度。
C。
在t3时刻以后，机车的牵引力为零。
D。
该列车所受的恒定阻力大小为F。
5.质量为m的汽车在平直的路面上启动，启动过程的速度-时间图像如图所示，其中OA段为直线，AB段为曲线，B点后为平行于横轴的直线。
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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。