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.。
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。
机车启动问题(解析版)
机车启动问题1.两种启动方式的比较两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P -t 图和v -t 图OA段过程分析 v ↑⇒F ＝P不变v ↓⇒a ＝F －F 阻m↓ a ＝F －F 阻m 不变⇒F 不变，P =====v ↑Fv ↑直到P 额＝Fv 1运动性质 加速度减小的加速直线运动 匀加速直线运动，维持时间t 0＝v 1aA B 段过程分析 F ＝F 阻⇒a ＝0⇒F 阻＝Pv mv ↑⇒F ＝P 额v ↓⇒a ＝F －F 阻m↓运动性质以v m 做匀速直线运动加速度减小的加速直线运动BC 段 无F ＝F 阻⇒a ＝0⇒F 阻＝P 额v m ，以v m 做匀速直线运动重要方程平衡方程AB 段：F 阻＝F 牵＝P v m ，全程阻力不变，也等于O A 段阻力 BC 段：F 阻＝F 牵＝P 额v m，全程阻力不变，也等于O A 段、AB 段阻力 牛顿第二定律 加速度：O A 段任意速度v 1时，a ＝Pv 1－F 阻m ＝P v 1－P v mm加速度：O A 段 a ＝v 1t 0＝P 额v 1－P 额v m mAB 段：速度为v 2时， a ′＝P 额v 2－P 额v m m动能定理加速段位移x 满足：Pt －F 阻x ＝12mv 2m－0加速段位移x 满足：P 额t 0＋P 额(t 1－t 0)－F 阻x ＝12mv 2m－02. 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匀速运动时的速度，即v m ＝PF 阻。
(2) 机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束后功率最大，速度不是最大，即v ＝P F <v m ＝PF 阻。
(3) 机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W ＝Pt ，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或速度。
【典例】一列火车总质量m ＝500 t ，发动机的额定功率P ＝6×105 W ，在水平轨道上行驶时，轨道对火车的阻力f 是车重的0.01倍，g 取10 m/s 2。
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。
高中物理机车启动问题分析
高中物理机车启动问题分析<i>理综测试注重以现实问题立意,突出能力考查.因而以机车起动为情景的高考命题屡次出现于近几年高考试卷中,该类问题中对于a、F、p、v四个物理量间相互联系、相互制约关系的分析是考生的难点所在.</i>难点1 机车起动问题分析理综测试注重以现实问题立意，突出能力考查.因而以机车起动为情景的高考命题屡次出现于近几年高考试卷中，该类问题中对于a、F、p、v四个物理量间相互联系、相互制约关系的分析是考生的难点所在.●难点磁场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/s2.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/s2）●案例探究［例1］（★★★★）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，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/s2的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长时间？命题意图：考查对汽车起动的两类问题及过程的分析能力.B级要求.错解分析：（1）对v、F、a、p间相互制约关系分析不透，挖掘不到临界条件和临界状态，（2）在第（2）问中认为功率刚达到最大（即额定功率）时，速度亦达到了最大.解题方法与技巧：（1）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如下示意图表示：PF f a 当a 0时v F vm 即F f时v达到最大vm 保持vm匀速运动由此可得汽车速度达到最大时，a=0，F f kmg P v =12 m/s mP F vmkmg（2）要维持汽车加速度不变，就要维持其牵引力不变，汽车功率将随v增大而增大，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.具体变化过程<i>理综测试注重以现实问题立意,突出能力考查.因而以机车起动为情景的高考命题屡次出现于近几年高考试卷中,该类问题中对于a、F、p、v四个物理量间相互联系、相互制约关系的分析是考生的难点所在.</i>所以，汽车达到最大速度之前已经历了两个过程：匀加速和变加速，匀加速过程能维持到汽车功率增加到P额的时刻，设匀加速能达到最大速度为v，则此时v1 at 代入数据可得P额FvF kmg ma:t 16s［例2］（★★★★★）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？命题意图：考查对机械启动两类问题的理解及迁移应用的创新能力.B级要求.错解分析：对第二过程分析不透，加之思维定势，无法巧妙地借助动能定理求t2.解题方法与技巧：此题可以用机车起动类问题的思路，即将物体吊高分为两个过程处理：第一过程是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.第二个过程是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=Fm mgm 120 8 1081200120 m/s2=5 m/s2 末速度vt=PmFm =10 m/s上升的时间t1=vtavt2 105s=2 s 2上升高度为h=2a 102 5=5 m在功率恒定的过程中，最后匀速运动的速率为vm=PmF Fmmg 12008 10=15 m/s外力对物体做的总功W=Pmt2-mgh2,动能变化量为ΔEk=12mv2m-12mvt212由动能定理得Pmt2-mgh2=mvm2-12mvt2代入数据后解得t2=5.75 s，所以t=t1+t2=7.75 s所需时间至少为7.75 s.●锦囊妙计机车起动分两类：（1）以恒定功率起动；（2）以恒定牵引力起动.其解题关键在于逐步分析v、a、F、p间关系，并把握由起动到匀速的临界条件F=f，即汽车达到最大速度的条件.该类问题的思维流程为：（1）以恒定功率起动的运动过程是：变加速（a↓）（a=0）匀速，在此过程中，F牵、v、<i>理综测试注重以现实问题立意,突出能力考查.因而以机车起动为情景的高考命题屡次出现于近几年高考试卷中,该类问题中对于a、F、p、v四个物理量间相互联系、相互制约关系的分析是考生的难点所在.</i>a的变化情况：v F a 当a 0时vm所以汽车达到最大速度时机车做变加速直线运动a=0，F=f,P=Fvm=fvm.即F f时v达到最大vm 保持vm匀速运动（2）以恒定牵引力匀加速起动的运动过程是：匀加速当功率增大到额定功率Pm后，变加速（a↓）（a=0）匀速.各个量（牵引功率、牵引力、加速度、速度）的变化情况如●歼灭难点训练1.（★★★）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.n2pD.n3p2.（★★★★）质量为5.00×105 kg的机车，以恒定的加速度从静止出发，经5 min行驶2.25 km，速度达到最大值54 km/h,则机车的功率为_____W.3.（★★★★）（2021年上海春考）铁路提速，要解决许多技术问题.通常，列车阻力与速度平方成正比，即f=kv2.列车要跑得快，必须用大功率机车来牵引.试计算列车分别以120 km/h和40 km/h的速度匀速行驶时，机车功率大小的比值.（提示：物理中重要公式有PF fF=ma,W=Fs′,P=Fv,s=v0t+12at2）4.（★★★★）额定功率为80 kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为20 m/s.已知汽车的质量为2×103 kg，若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为2 m/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Ff；（2）汽车在3 s末的瞬时功率；5.（★★★★★）质量为m=4×103 kg的汽车发动机的额定功率P0=40×103 W，汽车从静止开始，以a=0.5 m/s2的加速度做匀加速直线运动，所受阻力恒为Ff=2×103 N，求：（1）汽车匀加速运动所用的时间t；（2）汽车可达的最大速度vm；（3）汽车速度为2vm/3时的加速度a′6.（★★★★★）汽车质量为5 t，其发动机额定功率为37.5 kW，汽车在水平道路上从静止开始起动，开始一段时间内，以加速度1.0 m/s2做匀加速运动，最后匀速运动的速度为15 m/s.求：（1）汽车做匀加速运动的时间.（2）汽车匀速运动后关闭发动机，还能滑多远？参考答案：<i>理综测试注重以现实问题立意,突出能力考查.因而以机车起动为情景的高考命题屡次出现于近几年高考试卷中,该类问题中对于a、F、p、v四个物理量间相互联系、相互制约关系的分析是考生的难点所在.</i>［难点磁场］1.C2.20［歼灭难点训练］1.D2.3.75×1053.27∶14.（1）Ff=PVm=4×103 N（2）v3=at=6 m/s,F-Ff=ma,P3=Fv3=4.8×104 W5.（1）20 s;（2）20 m/s;（3）0.25 m/s26.（1）t=5 s;（2）s=225 m。
机车启动问题高中物理
机车启动问题高中物理
机车启动问题是指在启动机车时，机车的引擎如何实现转动，从
而驱动机车前进。
机车的启动问题涉及到多个物理原理和技术，包括
燃烧原理、热力学、机械传动等。
下面将从这些方面来解析机车启动
的物理原理。
在机车启动的过程中，首先需要点火。
点火是使混合气体（空气
和燃料）在气缸内发生燃烧的过程。
点火需要一个能够引发火花的点
火系统。
点火系统由点火线圈和火花塞组成。
点火线圈会将来自电瓶
的低电压转换成高电压，以便在火花塞两端产生足够大的电压，从而
产生火花点燃混合气体。
这个过程中涉及到电磁感应原理和电火花放
电原理。
当混合气体在气缸中被点燃后，燃烧产生的高温高压气体会推动
活塞向下运动。
活塞的运动将通过连杆和曲轴的转动转化为旋转运动，从而驱动车轮转动。
这个过程涉及到热力学和机械传动的原理。
在机车启动过程中，还涉及到燃料的供给和空气的进入。
燃料供给通常是通过喷油器将燃油喷入气缸。
空气的进入则是通过空气滤清器和进气管道。
这个过程涉及到流体力学和燃烧化学的原理。
在机车启动的过程中，还需要机车启动器提供一定的起动力。
常见的机车启动器包括电动启动器和手摇启动器。
电动启动器通过电力驱动活塞进行起动，而手摇启动器则通过人工的摇动来提供起动力。
这个过程涉及到电动机和力学的原理。
总之，机车启动问题涉及到多个物理原理的应用。
通过理解这些原理，我们可以更好地理解机车启动的过程，同时也可以更好地应用这些原理来改进和优化机车的启动系统。
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_机车启动问题之欧阳文创编
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/s2.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/s2）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/s2，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。
机车启动问题高中物理
机车启动问题高中物理（实用版）目录1.机车启动问题的背景和意义2.机车启动问题的物理原理3.机车启动问题的解决方案4.机车启动问题的应用实例正文【机车启动问题的背景和意义】机车启动问题是高中物理中的一个经典问题，主要涉及到动力学和运动学的知识。
在现实生活中，火车和汽车等机动车的启动问题也是一个非常重要的问题，对于交通运行的安全和效率都有着至关重要的影响。
因此，深入理解和掌握机车启动问题的物理原理和解决方案，对于学生的学习和未来的实际应用都有着重要的意义。
【机车启动问题的物理原理】机车启动问题的物理原理主要涉及到牛顿第二定律和运动学的知识。
牛顿第二定律表明，当一个物体受到一个力时，它的加速度与该力成正比，与该物体的质量成反比。
在机车启动问题中，机车所受到的力包括牵引力和阻力。
牵引力是机车引擎产生的推力，阻力是机车运动时受到的空气阻力和轮轨摩擦力等。
当牵引力大于阻力时，机车就会加速运动，直到达到一个平衡状态，即牵引力等于阻力时，机车的速度就不再改变。
【机车启动问题的解决方案】机车启动问题的解决方案通常包括以下几个步骤:1.确定机车所受到的力，包括牵引力和阻力。
2.利用牛顿第二定律，求出机车的加速度。
3.根据运动学的知识，求出机车的运动时间和位移。
4.根据机车的实际参数和运动状态，选择合适的启动方式，以达到最佳的启动效果。
【机车启动问题的应用实例】机车启动问题的应用实例非常广泛，包括火车、汽车等机动车的启动问题。
例如，当一辆火车要启动时，需要先通过机车引擎产生足够的牵引力，以克服轮轨摩擦力和空气阻力等阻力，使火车开始运动。
在火车运动过程中，需要根据实际情况调整机车的牵引力和制动力，以保证火车能够安全、准确地到达目的地。
【总结】机车启动问题是高中物理中的一个经典问题，涉及到动力学和运动学的知识。
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“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 。
高一物理【机车启动问题】专题
高一物理【机车启动问题】专题1．两种启动方式的过程分析两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P-t图像和v-t图像OA 段过程分析v↑⇒F＝P(不变)v↓⇒a＝F－F阻m↓a＝F－F阻m不变⇒F不变⇒P＝F v↑，直到P额＝F v1运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间t0＝v1aAB 段过程分析F＝F阻⇒a＝0⇒F阻＝Pv m v↑⇒F＝P额v↓⇒a＝F－F阻m↓运动性质以v m做匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段F＝F阻⇒a＝0⇒F阻＝P额v m，以v m做匀速直线运动2．机车启动问题中几个物理量的求法(1)机车的最大速度v m的求法：机车达到匀速前进时速度最大，此时牵引力F等于阻力F阻，故v m＝PF＝PF阻。
(2)匀加速启动持续时间的求法：牵引力F＝ma＋F阻，匀加速的最后速度v1＝P额ma＋F阻，时间t 0＝v 1a。
(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 阻m。
在水平路面上运动的汽车，其额定功率为100 kW ，质量为10 t ，设阻力恒定，且为车重的0.1倍，问：(1)汽车在运动过程中所能达到的最大速度是多少？(2)若汽车以0.5 m/s 2的加速度从静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？(3)若汽车保持额定功率不变从静止启动后，当汽车的加速度为2 m/s 2时，速度是多大？ [解析] (1)当汽车速度最大时，F ＝F f ，P ＝P 额，故 v max ＝P 额F f ＝100×1030.1×10×103×10m /s ＝10 m/s 。
(2)汽车从静止开始匀加速启动过程中，a 不变，v 变大，P 也变大，当P ＝P 额时，此过程结束，则F ＝F f ＋ma ＝(0.1×104×10＋104×0.5)N ＝1.5×104 N ， v ＝P 额F ＝100×1031.5×104 m /s ≈6.7 m/s ，所以t ＝v a ＝6.70.5s ＝13.4 s 。
「高中生物理培优难点突破」专题20机车启动的两种方式
「高中生物理培优难点突破」专题20机车启动的两种方式
汽车启动有两种方式:
一种方式是用恒定的功率启动，另一种方式是用恒定的加速度启动，我们对两种方式做定性的讨论
【典例精讲】
1. 车在水平面上运动时
2. 车在斜面上运动时
3. 机车启动的图像问题
4. 其他形式功率的计算
【总结提升】
分析机车启动问题时应注意的三点
（1）机车启动的方式不同，机车运动的规律就不同，因此机车启动时，其功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律也不相同，分析图象时应注意坐标轴的意义及图象变化所描述的规律。
（2）恒定功率下的加速一定不是匀加速，这种加速过程发动机做的功可用W=Pt计算，不能用W=FL计算（因为F为变力）.
（3）以恒定牵引力加速时功率一定不恒定，这种加速过程发动机做的功常用W=FL计算，不能用W=Pt计算（因为功率P是变化的），（4）汽车以恒定功率运行时，牵引力做的功W=Pt,由动能定理：,此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小。
（5）从P=Fv可以看出，汽车、火车等交通工具和各种起重机，当发动机的功率P一定时，牵引力F与速度v成反比，要增大牵引力，就要减小速度。
重点高中物理机车启动问题专题
重点高中物理机车启动问题专题————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：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！基本机车启动问题例|1（09·四川）图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。
在起重机将质量kg1053⨯=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/s2.0=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/s02.1=mv的匀速运动。
取2m/s10=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。
【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FvP=可求出起重机最大功率。
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1以求出匀加速运动的时间了。
高中物理机车启动问题知识点
高中物理机车启动问题知识点
1. 哎呀呀，机车启动时功率是个关键呀！就好比跑步，功率就像是你的爆发力！比如一辆赛车，它要在短时间内迅速提升速度，功率不大怎么行呢？
2. 你知道吗，机车启动的牵引力也很重要哦！这就好像拉着东西前进，牵引力不够怎么拉得动呢！像那种大货车启动，要是牵引力不够，可就难喽！
3. 嘿！机车启动过程中的速度变化也得搞清楚呀！它可不是一下子就冲出去的，就像慢慢成长的我们，总得一步一步来嘛！比如一辆普通汽车从静止开始加速。
4. 哇塞，机车启动还有摩擦力的影响呢！这就像是有个小阻碍在那，得努力克服呀！想想在泥泞路上开车，那摩擦力多大呀，启动是不是就困难些啦？
5. 哟呵，机车以恒定功率启动和恒定牵引力启动可不一样哦！恒定功率就像是有个稳定的力量在推动，而恒定牵引力就像有个坚定的目标在拉着，比如说有的工程车，启动时就是要保持恒定牵引力呢。
6. 哎，机车启动时候的加速度也很值得研究呀！它决定了速度增加的快慢呢，这和我们努力进步的速度不是很像嘛！就像一辆跑车，加速度很大，瞬间就飙出去了！
7. 哈哈，机车启动的过程中能量是怎么转化的也得懂呀！就像我们吃饭获得能量去做事一样！比如燃油车燃烧油料转化为机械能推动机车启动。
8. 注意啦注意啦，机车启动中的各种状态都要搞明白呀！这就像是我们人生的不同阶段一样！比如刚启动时的小心翼翼到后面的加速前进。
9. 总之呢，高中物理的机车启动问题真的很有趣很重要呀！不把这些弄清楚怎么行呢！
结论：机车启动问题中有好多知识点值得我们深入探究和掌握呀，这样才能真正理解机车是怎么动起来的。
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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 .
匀速运动
保持达到最大时即机车做变加速直线运动时当m m v v v f F 0a m
f F a v P F v ⇒=→←=⇒↓-=↓⇒=↑⇒
（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 ==
➢ ()s /m 2010
01.044.01001.0g 01.0v )a g 01.0(mg 01.0v )ma mg 01.0(F P v min max =⨯⨯+⨯=+=+==
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 =
➢ s /m 1210
100.51.01060F P v 33
min max =⨯⨯⨯⨯== （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=，a
F 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 33
1=⨯⨯+⨯⨯=+=+==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=-
➢ N 105.7)101.05.0(105)g 1.0a (m m g 1.0m a F 331⨯=⨯+⨯⨯=+=+=
➢ 速度s /m 810
5.71060F P v 33
11=⨯⨯==额 ➢ 因此s /m 160.5
8a 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
N 10302
1060v P F 33
22⨯=⨯==额 根据m g 1.0m a F 22+=
233322s /m 510
5101051.01030m m g 1.0F a =⨯⨯⨯⨯-⨯=-=
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 =8
108120m ⨯-=-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=5
10=a v t s=2 s 上升高度为h =5
21022
2⨯=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 =10
81200⨯==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 -2
1mv 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=5.75 s ，所以t =t 1+t 2=7.75 s 所需时间至少为7.75 s. 感谢您的支持与配合，我们会努力把内容做得更好！。