机车启动问题

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高中物理难点机车启动问题

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=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=+ma此时功率P=Fv=+mav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×103 kg,汽车在水平路面行驶时,受到的阻力大小是车重的倍,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=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;汽车的额定功率是最大的功率,当P 达到额定功率P 额后,不能再增加,即汽车就不可能再保持匀加速运动了;根据上述分析,解题过程如下:匀加速运动结束时,汽车达到额定功率,11v F P =额.匀加速运动结束前,汽车做匀加速运动,因此at v 1=,aF P a v t 11额== 此时刻的加速度依然是a,m a f F 1=-,m g 1.0m a F 1+=因此s /m 165.0)101.05.0(100.51060a )g 1.0a (m P 0.1mg)a (ma P a F P t 331=⨯⨯+⨯⨯=+=+==额额额 或者匀加速运动结束时,汽车达到额定功率,11v F P =额.匀加速运动结束前,汽车依然做匀加速运动,因此m a f F 1=-速度s /m 8105.71060F P v 3311=⨯⨯==额 因此s /m 160.58a v t 1===3 当汽车以额定功率起动达到2 m/s 的速度时,牵引力为根据m g 1.0m a F 22+=例3 电动机通过一绳子吊起质量为8 kg 的物体,绳的拉力不能超过120 N,电动机的功率不能超过1200 W,要将此物体由静止起用最快的方式吊高90 m 已知此物体在被吊高接近90 m 时,已开始以最大速度匀速上升所需时间为多少解析:过程分析——物体吊高分为两个过程处理:1. 第一过程,以绳所能承受的最大拉力拉物体,使物体匀加速上升,第一个过程结束时,电动机刚达到最大功率.2. 第二个过程,电动机一直以最大功率拉物体,拉力逐渐减小,当拉力等于重力时,物体开始匀速上升.在匀加速运动过程中加速度为a =8108120m ⨯-=-m mg F m/s 2=5 m/s 2 末速度v t =1201200=m m F P =10 m/s 上升的时间t 1=510=a v t s=2 s 上升高度为h =5210222⨯=a v t =5 m 在功率恒定的过程中,最后匀速运动的速率为v m =1081200⨯==mg F F P m m =15 m/s 外力对物体做的总功W =P m t 2-mgh 2,动能变化量为ΔE k =21mv 2m -21mv t 2由动能定理得P m t 2-mgh 2=21mv m 2-21mv t 2代入数据后解得t 2= s,所以t =t 1+t 2= s 所需时间至少为 s.。

机车的启动问题知识点总结

机车的启动问题知识点总结

机车的启动问题知识点总结在日常使用中,机车的启动问题是常见的,有时候机车无法启动可能是因为简单的电池没电了,而有时候却可能是更加严重的问题。

在这篇文章中,我们将总结一些机车启动问题的知识点,帮助大家更好地了解并解决这些问题。

1. 电瓶机车的电瓶是启动的关键组件之一。

当机车无法启动时,首先需要检查电瓶是否充足。

如果电瓶没电了,就无法给启动电机提供足够的电力来启动发动机。

因此,我们需要定期检查电瓶的电量,并在需要时及时进行充电或更换。

此外,还需要检查电瓶的接线是否松动或者腐蚀,这可能会导致电路连接不良,影响电瓶的正常工作。

2. 燃油机车的燃油也是一个很重要的因素。

如果燃油用尽,机车自然也无法启动。

所以在使用机车时,需要注意燃油的余量,并及时加油。

此外,燃油系统也需要保持清洁,以确保燃油能够顺利供给到发动机。

3. 点火系统机车的点火系统包括点火线圈、点火塞、点火线等。

当这些部件出现故障时,也会导致机车无法启动。

所以需要定期检查这些部件的工作状态,并及时更换损坏的部件。

4. 喷油系统现代机车大多采用了电喷技术。

如果喷油系统出现故障,也会导致机车无法启动。

因此,需要检查喷油系统的工作状态,并保持其清洁和正常工作。

5. 空气滤清器空气滤清器是防止空气中灰尘和杂质进入发动机的重要组件。

如果空气滤清器堵塞,就会影响到发动机的正常工作,甚至导致无法启动。

因此,需要定期清洗或更换空气滤清器。

6. 起动机起动机是机车启动的关键组件之一。

如果起动机出现故障,就会导致机车无法启动。

因此需要定期检查起动机的工作状态,并及时更换损坏的部件。

7. 机油机油是发动机正常工作的关键润滑剂。

如果机油不足或者过于污浊,就会影响发动机的正常工作,甚至导致无法启动。

因此需要保持机油的充足和清洁。

8. 线路接口机车的线路接口是所有电气设备的重要连接部件。

当线路接口出现故障时,就会影响到机车的正常工作。

因此需要定期检查线路接口的连接状态,并及时修复损坏的部件。

高中物理机车启动问题专题

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。

专题 机车启动问题(课件)-高中物理必修二精品课件

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?

机车起动问题

机车起动问题

机车起动问题一、机车的两种启动问题当机车从静止开始沿水平面加速运动时,有两种不同的加速过程,但分析时采用的基本公式都是P=Fv和F-f=ma。

为使问题简化,假定机车所受阻力大小恒定。

1. 恒定功率的加速问题由公式P=Fv和F-f=ma知,由于P恒定,随着v的增大,F必将减小,a也必将减小,机车做加速度不断减小的加速运动,直到F=f,a=0,这时v达到最大值:vm =PF=Pf,可见恒定功率的加速运动一定不是匀加速运动.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)。

以上机车的启动过程可用如图所示的 v-t图像来表示。

2.恒定牵引力的加速问题由公式P=Fv和F-f=ma知,由于F恒定,所以a恒定,机车做匀加速运动,而随着v的增大,功率也将不断增大,直到功率达到额定功率P,功率不能再增大了。

这时匀加速运动结束,其最大速度为v1=PF<Pf=v m.此后机车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。

可见当机车做恒定牵引力的加速运动时功率一定不恒定,这种加速过程发动机做的功只能用W=F⋯计算,不能用W=P-t计算(因为P为变功率)。

以上机车的启动过程可用如图所示的 v-t图像来概括说明。

0-t₁时间内,机车从静止开始匀加速运动,牵引力F恒定,机车的输出功率P=Fv不断变大,t₁时刻达到额定功率(匀加速阶段结束):t₁-t₂时间内,机车以恒定功率继续加速,牵引力和加速度不断减小(加速度减小的加速运动),对应图像中曲线部分:t₂时刻加速度减为零,F-f,机车匀速前进(对应图像中水平直线部分),此时达到最大速度vm =Pf,例题1. 一新型赛车在水平专用测试道上进行测试,该车总质量为(m=1×10³kg,由静止开始沿水平测试道运动,用传感设备记录其运动的 w r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,且摩擦阻力跟车的重力的比值为μ=0.2,赛车在0~5s的wr图像为直线,5s末该车发动机达到额定功率并保持该功率行驶,在5~20s之间,赛车的 vt图像先是一段曲线,后为直线取g=10m/s²,试求:该车的额定功率:。

机车启动问题计算公式

机车启动问题计算公式

机车启动问题计算公式在日常生活中,很多人都会使用机车作为代步工具。

然而,有时候机车启动会出现问题,这给很多人带来了困扰。

为了解决这个问题,我们可以通过计算公式来帮助我们更好地理解机车启动问题,并且提供解决方案。

机车启动问题通常可以通过以下几个方面来进行计算:1. 电池电量。

2. 点火系统。

3. 燃油供给。

4. 发动机状态。

首先,我们来看看电池电量对机车启动的影响。

机车的电瓶是提供启动电流的重要部件,如果电池电量不足,就会导致机车启动困难甚至无法启动。

在计算机车启动问题时,我们可以通过以下公式来计算电池电量:电池电量 = 电池容量电池电压。

其中,电池容量是指电池可以储存的电量,通常以安时(Ah)为单位。

电池电压是指电池的电压,通常为12V。

通过这个公式,我们可以得出电池的电量,从而判断是否需要更换电池或者充电。

接下来,我们来看看点火系统对机车启动的影响。

点火系统是机车启动的关键部件,如果点火系统出现故障,就会导致机车无法启动。

在计算机车启动问题时,我们可以通过以下公式来计算点火系统的状态:点火系统状态 = 点火线圈电压点火线圈电流。

其中,点火线圈电压是指点火线圈的电压,点火线圈电流是指点火线圈的电流。

通过这个公式,我们可以得出点火系统的状态,从而判断是否需要更换点火线圈或者检修点火系统。

再来看看燃油供给对机车启动的影响。

燃油供给是机车正常运行的重要条件,如果燃油供给不足,就会导致机车启动困难甚至无法启动。

在计算机车启动问题时,我们可以通过以下公式来计算燃油供给的状态:燃油供给状态 = 燃油泵电压燃油泵电流。

其中,燃油泵电压是指燃油泵的电压,燃油泵电流是指燃油泵的电流。

通过这个公式,我们可以得出燃油供给的状态,从而判断是否需要更换燃油泵或者检修燃油供给系统。

最后,我们来看看发动机状态对机车启动的影响。

发动机是机车的动力来源,如果发动机状态不佳,就会导致机车启动困难甚至无法启动。

在计算机车启动问题时,我们可以通过以下公式来计算发动机状态:发动机状态 = 发动机压缩比发动机活塞运动状态。

机车启动问题附解析功、功率、动能定理二轮专题

机车启动问题附解析功、功率、动能定理二轮专题

机车启动问题(附解析功、功率、动能定理二轮专题)2.机车启动问题一、基础知识回顾1.机车输出功率P=Fv,其中F为机车牵引力.2.恒定功率启动(1)机车先做加速度逐渐减小的变加速直线运动,后做匀速直线运动,速度—时间图象如图所示,当F=F阻时,vm=PF=PF阻.(2)动能定理Pt-F阻x=12mv2m-0.3.恒定加速度启动(1)速度—时间图象如图所示.机车先做匀加速直线运动,当功率增大到额定功率后获得匀加速的最大速度v1.之后做变加速直线运动,直至达到最大速度vm后做匀速直线运动.(2)常用公式:F-F阻=maP=FvP额=F阻vmv1=at1二、典型例题[例1](多选)一辆汽车在平直的公路上运动,运动过程中先保持某一恒定加速度,后保持恒定的牵引功率,其牵引力和速度的图象如图所示.若已知汽车的质量m、牵引力F1和速度v1及该车所能达到的最大速度v3,运动过程中所受阻力恒定,则根据图象所给的信息,下列说法正确的是()A.汽车行驶中所受的阻力为F1v1v3B.汽车匀加速运动的过程中牵引力的冲量大小为mv1v3&#61480;v3-v1&#61481;C.速度为v2时的加速度大小为F1v1mv2D.若速度为v2时牵引力恰为F12,则有v2=2v1解析根据牵引力和速度的图象和功率P=Fv得汽车运动中的最大功率为F1v1.该车所能达到的最大速度时加速度为零,所以此时阻力等于牵引力,所以阻力f=F1v1v3,选项A正确;根据牛顿第二定律,有恒定加速时,加速度a′=F1-fm=F1m-F1v1mv3,加速的时间:t=v1a=mv1v3F1&#61480;v3-v1&#61481;,则汽车匀加速运动的过程中牵引力的冲量大小为I=F1t=mv1v3&#61480;v3-v1&#61481;,故B正确.速度为v2时的牵引力是F1v1v2,对汽车受力分析,受重力、支持力、牵引力和阻力,根据牛顿第二定律,有速度为v2时加速度大小为a=F1v1mv2-F1v1mv3,故C错误.若速度为v2时牵引力恰为F12,则F1v1v2=F12,则v2=2v1,选项D正确;故选ABD.答案ABD[例2].(多选)某汽车在平直公路上以功率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P2,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.有关汽车牵引力F、速度v的几种说法,其中正确的是()A.t2后的牵引力仍为F0B.t2后的牵引力小于F0C.t2后的速度仍为v0D.t2后的速度小于v0解析:选AD.由P=F0v0可知,当汽车的功率突然减小为P2时,瞬时速度还没来得及变化,则牵引力突然变为F02,汽车将做减速运动,随着速度的减小,牵引力逐渐增大,汽车做加速度逐渐减小的减速运动,当速度减小到使牵引力又等于阻力时,汽车再做匀速运动,由P2=F0v2可知,此时v2=v02,故A、D正确.[例3].一汽车在平直公路上行驶.从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示.假定汽车所受阻力的大小f恒定不变.下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是()解析:选A.由P&shy;t图象知:0~t1内汽车以恒定功率P1行驶,t1~t2内汽车以恒定功率P2行驶.设汽车所受牵引力为F,则由P=Fv得,当v增加时,F减小,由a=F-fm知a减小,又因速度不可能突变,所以选项B、C、D错误,选项A正确.[例4].如图甲所示,用固定的电动机水平拉着质量m=2kg的小物块和质量M=1kg的平板以相同的速度一起向右匀速运动,物块位于平板左侧,可视为质点.在平板的右侧一定距离处有台阶阻挡,平板撞上后会立刻停止运动.电动机功率保持P=3W不变.从某时刻t=0起,测得物块的速度随时间的变化关系如图乙所示,t=6s后可视为匀速运动,t=10s时物块离开平板.重力加速度g=10m/s2,求:(1)平板与地面间的动摩擦因数μ为多大?(2)物块在1s末和3s末受到的摩擦力各为多大?(3)平板长度L为多少?解析:(1)由图可知,前2s内物块和平板一起做匀速运动,对整体分析,在水平方向上受到水平向右的拉力和地面给平板的滑动摩擦力,此二力的合力为零.拉力大小为:FT1=Pv1滑动摩擦力大小为:Ff=μ(M+m)g由平衡条件可得:Pv1=μ(M+m)g可得:μ=0.2(2)物块在1s末时与平板一起做匀速运动,合力为零.物块受到水平向右的拉力与水平向左的静摩擦力,因此静摩擦力大小为:Ff1=FT1=Pv1=6N物块在2s末之后与平板发生相对运动,之后物块与平板间的摩擦力为滑动摩擦力且大小保持不变.物块在6s后可视为匀速运动,此时物块受到的合力为零,即拉力与滑动摩擦力大小相等方向相反,即:Ff2=FT2=Pv=10N 物块在3s末时受到的滑动摩擦力大小与6s后受到的摩擦力大小相等,为10N.(3)依题意,物块在2s末之后一直到10s时,物块从平板的一端运动到另一端,对物块由动能定理得:PΔt-Ff2L=12mv22-12mv21代入解得:L=PΔt-12mv22+12mv21Ff2=2.42m.答案:(1)0.2(2)6N10N(3)2.42m三、方法总结解决机车启动问题时的四点技巧1.分清是匀加速启动还是恒定功率启动.2.匀加速启动过程中,机车功率是不断改变的,但该过程中的最大功率是额定功率,匀加速运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度,达到额定功率后做加速度减小的加速运动.3.以额定功率启动的过程中,机车做加速度减小的加速运动,速度最大值等于PFf,牵引力是变力,牵引力做的功W=Pt.4.无论哪种启动方式,最后达到最大速度时,均满足P =Ffvm,P为机车的额定功率.。

机车启动问题典型例题

机车启动问题典型例题

机车启动问题典型例题摘要:1.机车启动问题的概念和背景2.机车启动问题的典型例题3.机车启动问题的解决方法和策略4.总结和展望正文:一、机车启动问题的概念和背景机车启动问题是指在铁路运输系统中,机车从静止状态开始加速行驶,直至达到目标速度的过程中所涉及的各种技术问题。

机车启动问题在铁路运输领域具有重要的实践意义,因为它关系到铁路运输的安全、高效和节能。

二、机车启动问题的典型例题以下是一道典型的机车启动问题例题:已知某型号机车的最大牵引力为F_max,最大速度为v_max,机车的质量为m,阻力为f。

问从静止开始,机车达到最大速度所需的最小启动时间、最大平均速度以及最小能量消耗。

三、机车启动问题的解决方法和策略1.机车启动过程的分析机车启动过程中,机车受到牵引力、阻力、重力和摩擦力等力的作用。

为了使机车达到最大速度,需要分析各种力的变化情况,找到合适的启动策略。

2.机车启动的最小启动时间为了使机车达到最大速度,需要尽可能缩短启动时间。

根据运动学公式,机车达到最大速度所需的最小启动时间为t_min = v_max / a,其中a 为机车的加速度。

3.机车启动的最大平均速度在机车启动过程中,机车的平均速度可以通过以下公式计算:v_avg = (v_0 + v_max) / 2,其中v_0 为机车启动时的速度。

为了使机车的平均速度最大,需要使v_0 接近0。

4.机车启动的最小能量消耗机车启动过程中的能量消耗与机车的牵引力、速度和时间有关。

为了使能量消耗最小,需要选择合适的启动策略,使机车的牵引力尽可能小。

四、总结和展望机车启动问题是铁路运输领域的一个重要问题,涉及到机车的安全、高效和节能。

通过对机车启动问题的研究,可以为铁路运输提供理论依据和技术支持。

常见的两种机车启动问题

常见的两种机车启动问题

微专题29 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】【例题1】(2018·山东省济南市高三期末)登陆艇是当今世界上最大的气垫登陆艇,主要用于投送登陆部队,为滩头部队提供火力支援,另外也可以执行布雷任务,拥有强悍的运力。

某重型气垫船,自重达5.0×105kg ,最高时速为108km/h ,装有额定输出功率为9000kW 的燃气轮机。

假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力F f 与速度v 满足F f =kv ,下列说法正确的是 ( B )A .该重型气垫船的最大牵引力为3.0×105NB .从题中给出的数据,可算出k =1.0×104N·s/mC .以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力为3.0×105ND .以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船发动机的输出功率为4500kW[解析] 气垫船的最高速度为v =108km/h =30m/s 。

在额定输出功率下以最高时速航行时,根据P =Fv 得:气垫船的牵引力为:F =P v =9×10630=3.0×105N ,此时匀速运动,由P =Fv 知,在速度达到最大前,F >3.0×105N ,即气垫船的最大牵引力大于3.0×105N 。

故A 错误;气垫船以最高时速匀速运动时,气垫船所受的阻力为:f =F =3.0×105N ,根据f =kv 得:k =3.0×10530N·s/m =1.0×104N·s/m ,故B 正确;以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力为:f ′=k v 2=12f =1.5×105N ,此时气垫船发动机的输出功率为:P ′=F ′v 2=f ′v2=1.5×105×15W =2250kW ,故CD 错误。

机车启动专题带答案

机车启动专题带答案

多练出技巧 巧思出硕果 机车启动专题1.机车以恒定功率加速启动(阻力是车重的k 倍) 过程分析:汽车以恒定功率起动时,它的牵引力F 将随速度v 的变化而变化,其加速度a 也随之变化,具体变化过程可采用示意图表示:由此可得汽车速度达到最大时,a=0,kmgP v v F P kmg f F m m =⇒⎭⎬⎫⋅=== p-t 图像如图a ,v-t 图像如图b 针对训练1. 质量为2×103kg 的汽车发动机的额定功率为80kW ,若汽车在平直公路上行驶所受阻力大小恒为4×103N ,那么A. 汽车在公路上以额定功率行驶的最大行驶速度为20m/sB. 汽车以额定功率起动,当汽车速度为5m/s 时,加速度为6m/s2C. 汽车以2m/s 2的加速度起动做匀加速运动,第2s 末发动机实际功率为32kWD. 汽车以2m/s 2的加速度起动做匀加速运动,匀加速运动所能维持的时间为5s2. 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摩擦阻力大小一定,汽车速度能够达到的最大值为v ,那么当汽车的车速为v/4时,汽车的瞬时加速度的大小 A. P/mv B. 2P/mv C. 3P/mv D. 4P/mv3.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4.飞机在飞行时受到的空气阻力与速率的平方成正比,若飞机以速率v 匀速飞行时,发动机的功率为P ,则当飞机以速率n v 匀速飞行时,发动机的功率为A.npB.2npC.n 2pD.n 3p5. 质量为2×103kg 的汽车,发动机输出功率为3×104W ,在水平公路上能达到的最大速度为15m/s ,当汽车的速度为10m/s 时,其加速度为_________m/s 2。

专题 机车启动问题【高一下册物理必修二】(解析版)

专题 机车启动问题【高一下册物理必修二】(解析版)

专题机车启动问题一、多选题1.(2023春·广东广州·高一广州市真光中学校考阶段练习)一辆汽车在平直公路上由静止开始启动,发动机的输出功率与汽车速度大小的关系如图所示,当汽车速度达到0v 后,发动机的功率保持不变,汽车能达到的最大速度为02v 。

已知运动过程中汽车所受阻力恒为f ,汽车的质量为m ,下列说法正确的是()A.汽车的加速度先减小后不变B.发动机的最大功率为02P fv =C.汽车速度为01.5v 时,加速度a =3fmD.汽车速度从0达到0v 所用时间0mv t f=【答案】BCD 【详解】A.由P Fv=从0到0v ,功率随时间均匀增大,则牵引力不变;当功率达到最大功率保持不变,则速度增大,牵引力减小,由F f ma-=可知,加速度先不变后减小,故A 错误;B.当汽车达到最大速度时,牵引力等于阻力,则02P fv =故B 正确;C.汽车速度为01.5v 时,由P Fv =,F f ma -=加速度为'3fa m=故C 正确;D.汽车从0达到0v 的时间是0v t a=又002fv fv F f f a m m m--===解得0mv t f=故D 正确。

故选BCD。

2.(2023春·黑龙江哈尔滨·高一黑龙江省哈尔滨市双城区兆麟中学校考期中)我国的高速列车网络线路发展全球领先。

一辆高速列车总质量500t m =,其额定功率6000kW P =,在水平直轨道上行驶时,轨道对列车的阻力F 阻是车重的0.02。

列车以额定功率工作,取重力加速度210m/s =g ,则()A.列车受到的阻力大小为61.010N⨯B.列车在水平直轨道上行驶的最大速度为60m/s C.当行驶速度10m/s v =时,列车的牵引力为56.010N ⨯D.当行驶速度10m/s v =时,列车的加速度为21.2m/s 【答案】BC【详解】A.列车受到的阻力大小为350.020.025001010N 10N f mg ==⨯⨯⨯=故A 错误;B.列车在水平直轨道上行驶的最大速度为3m 5600010m/s 60m/s 10P P v F f ⨯====故B 正确;C.当行驶速度10m/s v =时,列车的牵引力为35600010N 610N10P F v ⨯===⨯故选C 正确;D.当行驶速度10m/s v =时,列车的加速度为5522361010m/s 1m/s50010F f a m -⨯-===⨯故D 错误。

机车启动问题典型例题

机车启动问题典型例题

机车启动问题典型例题
有一辆机车启动问题的典型例题如下:
问题描述:小明有一辆机车,最近发现启动困难,有时需要多次尝试才能成功启动。

请帮助小明分析可能的原因以及解决方法。

解决思路:
1. 电池失效:检查电池是否充电正常,电池是否老化损坏,如果电池电量低或电池老化,需要更换电池。

2. 燃油供应问题:检查燃油是否充足,燃油泵是否正常工作。

如果燃油不足或燃油泵损坏,需要添加燃油或更换燃油泵。

3. 点火系统问题:检查点火线圈和火花塞是否正常,如果出现线圈故障或火花塞脏污,需要修理或更换。

4. 发动机问题:检查发动机是否正常运转,如有异常声音或震动等,需要检修发动机。

以上是机车启动问题的典型原因和解决方法,具体问题具体分析,建议小明根据实际情况逐个排查,或者请专业人士进行检修。

高考物理机车的启动问题

高考物理机车的启动问题

高考物理机车的启动问题
机车的启动问题题型概述机车的启动方式常考查的有两种情况,一种是以恒定功率启动,一种是以恒定加速度启动,不管是哪一种启动方式,都是采用瞬时功率的公式P=Fv和牛顿第二定律的公式F-f=ma来分析.思维模板(1)机车以额定功率启动.机车的启动过程如图所示,由于功率P=Fv恒定,由公式P=Fv和F-f=ma知,随着速度v的增大,牵引力F必将减小,因此加速度a也必将减小,机车做加速度不断减小的加速运动,直到F=f,a=0,这时速度v达到最大值vm=P额定/F=P额定/f.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).(2)机车以恒定加速度启动.恒定加速度启动过程实际包括两个过程.如图所示,”过程1是匀加速过程,由于a恒定,所以F恒定,由公式P=Fv知,随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率P额定,功率不能再增大了;”过程2就保持额定功率运动.过程1以”功率P达到最大,加速度开始变化为结束标志.过程2以”速度最大为结束标志.过程1发动机做的功只能用W=F-s计算,不能用W=P-t计算(因为P为变功率).。

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 。

机车启动问题典型例题

机车启动问题典型例题

机车启动问题典型例题摘要:一、引言二、机车启动问题的背景和重要性三、解决机车启动问题的方法1.物理方法2.数学方法3.计算机模拟方法四、各种方法的优缺点分析五、未来研究方向与展望正文:一、引言机车启动问题是指在机车从静止状态到运动状态的过程中,如何使机车顺利启动并达到预定速度的问题。

机车启动问题在实际运行中具有重要意义,因为它涉及到机车的安全、稳定和经济性。

本文将对机车启动问题进行探讨,并提出相应的解决方法。

二、机车启动问题的背景和重要性随着我国铁路事业的快速发展,机车在运输中的作用日益突出。

然而,机车启动问题一直是困扰机车设计和运行的关键因素。

如果机车不能顺利启动,可能会导致列车晚点、运输效率降低等问题。

因此,解决机车启动问题对于保障铁路运输的稳定性和提高运输效率具有重要意义。

三、解决机车启动问题的方法为了解决机车启动问题,研究者们提出了多种方法,包括物理方法、数学方法和计算机模拟方法。

1.物理方法物理方法主要通过分析机车受力情况,计算各部件的摩擦力、阻力等,从而得出机车启动的临界条件和启动过程中的运动状态。

这种方法在一定程度上可以揭示机车启动问题的本质,但对于复杂情况的适用性有限。

2.数学方法数学方法通过建立机车启动过程的数学模型,利用微分方程、数值方法等求解机车启动问题。

这种方法具有较高的通用性和准确性,适用于各种类型的机车和启动条件。

目前,数学方法已成为解决机车启动问题的主要手段。

3.计算机模拟方法计算机模拟方法通过对机车启动过程进行仿真,模拟机车各部件的运动和受力情况,从而分析机车启动性能。

这种方法具有较高的直观性和实时性,便于对机车启动过程进行优化调整。

然而,计算机模拟方法受限于计算机性能和模型精度,对于复杂情况的适用性有限。

四、各种方法的优缺点分析物理方法虽然能够揭示机车启动问题的本质,但适用范围有限;数学方法具有较高的通用性和准确性,但需要较复杂的计算过程;计算机模拟方法具有较高的直观性和实时性,但受限于计算机性能和模型精度。

2023年高考小专题复习学案 专题29机车启动问题

2023年高考小专题复习学案 专题29机车启动问题

专题29机车启动问题【知识梳理】 一、两种启动方式v ↑⇒F =P 不变v ↓⇒a =F -F 阻m↓ v ↑二、三个重要关系式1.无论哪种启动过程,机车的最大速度都等于其 运动时的速度,即v m =PF 阻.2.机车以恒定加速度启动的过程中,匀加速过程结束时,功率最大,但速度不是最大,v =P 额F <v m =P 额F 阻.3.机车以恒定功率启动时,牵引力做的功W = .由动能定理得:Pt -F 阻x =ΔE k ,此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小和时间. 【专题练习】一、单项选择题1.“明”感不忘,同心守“沪”。

图为满载三明捐赠抗疫物资的自动无人配送车,在平直路上行驶。

无人配送车从静止启动,发动机始终在恒定功率下工作,经t 时间速度达到v ,车及车中物资总质量为m ,所受阻力大小恒定,则在t 时间内( )A .车行驶的距离等于2v t B .车行驶的距离小于2v t C .牵引力做的功大于22mvD .牵引力做的功等于22mv2.如图是利用太阳能驱动的小车,若小车保持牵引力恒定,在平直的水泥路上从静止开始运动,经过时间t 前进距离x ,电动机的功率达到额定功率P ,速度达到v 。

小车的质量为m ,所受阻力恒为f ,那么这段时间内( )A .小车做加速度逐渐减小的加速运动B .小车受到的牵引力等于fC .电动机对小车所做的功为212fx mv +D .电动机对小车所做的功为Pt3.2022年2月3日,北京冬奥会冰球比赛在五棵松体育中心场馆举行,绿色环保电车主要用于该场馆的冰务、体育、媒体等领域。

有一辆额定功率50kW P =、质量2000kg m =的绿色环保电车在水平路面上沿直线行驶时,受到的阻力f F 是车重的0.1倍,重力加速度g 取210m/s ,若电车从静止开始,保持额定功率做加速运动,50s 后达到最大速度,则此过程中车的位移大小为( )A .1562.5mB .1250mC .937.5mD .850m4.质量m =200kg 的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动,图像甲表示汽车运动的速度与时间的关系,图像乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。

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1、功率及功率的计算2、汽车的起动问题细解知识点1. 功率:物体所做的功与完成这些功所用时间的比值,叫功率。

①功率是标量,但是它有正负之分。

②功率是表示物体做功快慢的物理量。

平均功率公式为P=W/t瞬时功率公式:P=Fvcosα2. 关于汽车的起动问题引例:汽车发动机的额定功率是60千瓦,汽车质量是5吨,当汽车在水平路面上行驶时,设阻力是车重的1/10倍,若汽车从静止开始保持以1米/秒2的加速度作匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间(解析:上面的题目属于“机车起动类问题”。

机车的起动主要包括两种情况,一类是“匀加速起动”和“最大功率起动”。

其中多数的题是“匀加速起动”,因为这一类题更能锻炼人的思维。

下面对机车的这两种起动方式进行分析。

首先是“匀加速起动”过程的分析:匀加速起动过程实际包括两个过程:(如上图)“过程1”是真正的匀加速过程,在此过程中,速度由零开始不断增加,功率也由零开始逐渐增加;因为加速度是不变的,所以在此过程中牵引力也是不变的(因为加速度a 是由牵引力F和阻力f的合力除以质量m得到的)。

此过程的结束就是第二个过程的开始,以“功率P达到最大,但速度没有达到最大”为标志。

在“过程2”中因为还有加速度的存在,所以速度v会不断增加,在功率P不变的情况下,根据P=Fv,就可知道牵引力F 不断减小,加速度a也相应减小。

第二过程结束的标志就是“机车的功率最大,速度也是最大”,到此为止,整个起动过程结束。

再以后,机车将以匀速直线运动,功率不变。

(注:这里之所以称为“机车”,是因为此类型的题完全可以是汽车、火车、轮船、摩托等动力机械的起动问题。

)第二类起动是“最大功率起动”。

比如在赛车比赛时,一般都是最大功率起动问题。

机车的起动只有一个过程,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。

起动过程结束的标志就是“速度不变”。

解:P =60000W m =5000kg f = a =1m/s2以牵引力方向为正方向(在有关矢量计算中一定要注意方向问题)f =-×5000kg×10m/s2=-5000N[根据F合=ma (这一步是最容易出错的)F+f =maF + (-5000N)=5000kg×1m/s2F=10000N根据P =Fv (此时功率达到最大)60000W =10000N×vv =6m/s根据v =at (原公式应为v t=v0+at,因初速度为零故公式发生变化)6m/s =1m/s2 tt =6 s、注:该类题中的“机车的功率”是“牵引力的功率”,即机车的任何时刻的瞬时功率都等于这个时刻的牵引力F,与这个时刻的运动速度v的乘积,即P=Fv与机车受到的合力无关。

【典型例题】例1、一个质量为m的物体在一个恒力F的作用下,由静止开始在光滑水平面上运动,那么此力在t时刻的功率是多少解析:此时的功率为瞬时功率,知道作用力要求功率,只需求出t时刻的速度即可。

首先求出物体的加速度F=ma a=F/m用公式v t=v0+at则?例2、质量m=5t的汽车从静止出发,以a=1m/s2的加速度沿水平直路作匀加速运动,汽车所受的阻力等于车重的倍,求汽车在10s内的平均功率和10s末的瞬时功率。

(取g=10m/s2)分析:汽车在水平方向受到两个力:牵引力F和阻力f。

根据牛顿第二定律算出牵引力,结合运动学公式算出10s内的位移和10s末的速度即可求解。

解答:设汽车的牵引力为F,阻力f=kmg=,由牛顿第二定律F-f=ma得F=m(+a)=5×103(×10+1)N=8×103N汽车在t=10s内的位移和10s末的速度分别为v t=at=1×10m/s=10m/s所以汽车在10s内的平均功率和10s末的功率分别为#P t=Fv t=8×103×10W=8×104W说明:题中汽车作匀加速运动,因此10s内的平均功率也可用由此可见,在匀变速运动中,某段时间内的平均功率等于这段时间始末两时刻瞬时功率的平均,即例3、汽车以速率v1沿一斜坡向上匀速行驶,若保持发动机功率不变,沿此斜坡向下匀速行驶的速率为v2,则汽车以同样大小的功率在水平路面上行驶时的最大速率为(设三种情况下汽车所受的阻力相同)()解析:设汽车的质量为m,斜坡倾角为α,汽车沿斜坡匀速向上和匀速向下时的牵引力分别为F1、F2,阻力大小为f,根据力平衡条件和功率公式可知…联立两式,得所受阻力的大小代入①式或②式,得发动机的功率若汽车沿水平路面行驶,达最大车速时牵引力等于阻力,即答:C讨论:汽车、火车或轮船等交通工具,在恒定的功率下起动,都是作变加速运动,这个过程中牵引力F与运动速度v的制约关系如下:{所以,最大的运动速度就是作匀速运动时的速度。

课本中的例题要求轮船的最大航行速度,就是在F=f时匀速航行的速度。

例4、汽车发动机的功率为60 kW,汽车的质量为4 t,当它行驶在坡度为的长直公路上时,如图所示,所受阻力为车重的倍(g=10 m/s2),求:(1)汽车所能达到的最大速度v m=(2)若汽车从静止开始以m/s2的加速度做匀加速直线运动,则此过程能维持多长时间(3)当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时,汽车做功多少(4)在10 s末汽车的即时功率为多大解析:由P=F·v可知,汽车在额定功率下行驶,牵引力与速度成反比。

当汽车的牵引力与阻力(包括爬坡时克服下滑力)相等时,速度达最大。

只有当汽车牵引力不变时,汽车才能匀加速行驶,当F·v=P额时,匀加速运动即告结束,可由W=F·S求出这一阶段汽车做的功。

当10 s末时,若汽车仍在匀加速运动,即可由P t=F·v t求发动机的即时功率。

、(1)汽车在坡路上行驶,所受阻力由两部分构成,即f=Kmg+mgsinα=4000+800=4800 N又因为F=f时,P=f·v m,所以(2)汽车从静止开始,以a=m/s2,匀加速行驶,由F=ma,有F′-f-mgsinα=ma。

所以F′=ma+Kmg+mgsinα=4×103×+4800=×103N保持这一牵引力,汽车可达到匀加速行驶的最大速度v′m,有由运动学规律可以求出匀加速行驶的时间与位移!(3)由W=F·S可求出汽车在匀加速阶段行驶时做功为W=F·S=×103×=×105J(4)当t=10 s<s,说明汽车在10 s末时仍做匀加速行驶,则汽车的即时功率P t=F·v t=F·a·t=×103××10=kW【模拟试题】1、关于功率下列说法中正确的是:()A. 功率大说明物体做的功多。

B. 功率小说明物体做功慢。

C. 由P=W/t可知,机器做功越多,其功率越大D .单位时间机器做功越多,其功率越大[2、起重机的功率增大时,将同一重物举到同样高度所需的时间比原来()A. 减少B. 增加C. 不变D. 不能确定3、对公式P=Fv的理解,下列说法中正确是()A. F一定是物体所受的合外力B. P一定是合外力的功率C. 此公式中F与v必须同方向D. 此公式中F与v可以成任意夹角4、静止的列车在平直的轨道上以恒定的功率起动,在开始的一小段时间内,列车的运动状态是()A. 做匀加速直线运动B. 列车的速度和加速度均不断增加【C. 列车的速度增大,加速度减小D. 列车做匀速运动。

5、汽车由静止开始运动,若要使汽车在开始运动的一段时间内保持匀加速直线运动,则:()A. 不断增大牵引力功率B. 不断减小牵引力功率C. 保持牵引力功率不变D. 无法确定牵引力功率的变化6、汽车从静止开始保持加速度a作匀加速运动的最长时间为t,此后汽车的运动情况是()A. 加速为零,速变恒定B. 加速度逐渐减小直到为零,速度逐渐增大直到最大值后保持匀速。

)C. 加速度逐渐减小直到为零,速度也逐渐减小直至为零。

D. 加速度逐渐增大到某一值后不变,速度逐渐增大,直到最后匀速。

7、在倾角正弦值为1/10的斜坡上,一辆汽车以恒定的功率行驶,汽车所受的摩擦阻力等于车重的1/5,若车匀速上坡时的速率为v ,则它匀速下坡时速率为( )A. vB. vC. 3 vD. 与v 无关8、一质量为m 的木块静止在光滑的水平面上,从t =0开始,将一个大小为F 的水平恒力作用在该木块上,在t =t 1时刻,力F 的功率为( )A. F 2 t 1/2mB. F 2 t 12 /2mC. F 2t 1 /mD. F 2 t 12 /m9、雨滴在空中运动时所受的阻力与其速度的平方成正比,若有两个雨滴从高空中落下,其质量分别为m 1,m 2,落在地面前均已做匀速直线运动,它们匀速运动时的功率之比为( )A. m 1:m 2B. 21m m :C. 12m m :D. 3231m m :10、如图示,质量相同的两物体处于同一高度,A 沿固定在地面上的光滑斜面下滑,B 自由下落,最后到达同一水平面,则:( )A. 重力对两物体做功相同-B. 重力的平均功率相同C. 到达底端时重力的瞬时功率P A <P BD. 到达底端时,两物体的速度相同。

11、已知质量为m 的物体从高处自由下落,经时间t ,重力对物体做功的平均功率为______,t 时刻重力对物体做功的即时功率为___________。

12、质量为1千克的物体从倾角为30 的光滑斜面上,从静止开始下滑,重力在前3秒内的平均功率为________瓦,重力在3秒末的即时功率为__________瓦,重力在第3秒内的平均功率为__________瓦。

(斜面足够长,g =10m/s 2 )13、汽车的额定功率为P ,汽车的质量为m ,与平直路面的动摩擦因数为,则汽车在水平路面上行驶最大速度为_________。

三、计算:14、如图示,质量为m=2kg的木块在倾角=37的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为(sin37=cos37=g=10m/s2)求:(斜面足够长)(1)前2S内重力做的功!(2)前2S内重力的平均功率(3)2S 末重力的瞬时功率3715、质量为10t的汽车,额定功率为66kW,如果在行驶中,汽车受到的阻力是车重的倍,求:(1)汽车能够达到的最大速度是多少(2)如果汽车以额定功率行驶,那么当汽车速度为5m/s时,其加速度多大(3)如果汽车以s的速度匀速行驶,发动机的功率多大16、汽车发动机的额定功率为60kW,质量5000 kg,当汽车在水平路面上行驶时,遇到的阻力是车重的倍,若汽车从静止开始以1m/s2的加速度做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间【试题答案】1 .BD 2. A 3. C 4 .C 5. A 6. B 7. B 8. C 9. D 10. AC11. mg2t,mg2t12. ,75,13. P/μmg14. ①48J ②24W ③48W15. ①s ②s ③16. 6s@。

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