高一物理功率机车启动问题详解+习题(最新整理)

汽车匀加速运动的时间为 t，当
时，匀加速
运 动 过 程 结 束 时 的 速 度 vt 为
到达最大值 vm. （2）当汽车的加速度为 1m/s2 时，由牛顿第二定
律可得
，解得
汽车的位移是 汽车牵引力做功为
故 （3）设由启动到速度最大历时为 t1，关闭发动机
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）. 3. 汽车发动机的额定功率为 60KW，汽车的质量为
2．恒定牵引力（恒定 a）的启动方式 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
h sin
)
mgh
到停止历时 t2。
由动能定理：
，代入数值，得
t1=50s 关闭发动机后，车做匀减速运动，由牛顿第
或者由机械能守恒，A 重力势能的减少等于其动能
的 增 加 mgh mg(h2 h1 ) mgh1 ， 二定律得关闭后的加速度
运动时
Ek (Ek 2 Ek1 ) Ek1 Ek 2 Ek 2 mgh Ek 故 B 点动能为： Ek mgh1 20J
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
的路程，求汽车从启动到停下来一共经过多长时 间？
v1
P F
P f
vmax ，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·s 计算，不能用 W=P·t
根据牛顿第二定律得 汽车的加速度为
（m/s） （3）设汽车维持匀加速直线运动的时间为 ，则有
（2）当汽车以恒定加速度 a=1.0m/s2 匀加速运动 时 ， 汽 车 的 牵 引 力 为 F， 根 据 牛 顿 第 二 定 律 得
（s）
此时汽车的牵引力
第三题：【解析】（1）汽车保持额定功率 P 不变， 当牵引力大小减至与阻力 f 大小相同时，物体速度 v
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
vmax
P f
补充练习：（注：加★的为选做题）
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4. 汽车发动机的额定功率 P0=150kW，汽车的质量 m=5.0×103㎏，汽车在水平路面上行驶驶时，阻力 是车重的 k=0.10 倍，重力加速度 g=10m/s2．（所有 计算结果保留两位有效数字）（1）若汽车保持额定 功率不变从静止启动，当车速为 v1=10m/s 时其加 速度 a1 是多大？ （2）若汽车从静止开始，保持以 a=1.0 m/s2 的加 速度做匀加速直线运动，维持这一过程的时间 t 是 多长？这一过程中汽车牵引力做功 W 是多少？
滑块沿斜面由 A 到 B 的位移为 滑块由 A 到 B 做匀加速运动的时间为 t
=10m
得
s
(2) 由运动学公式： a Gx mg sin g sin
m
m
机车启动问题
11/13/2020
，
L
h
sin
， 且 v 2 0 2aL ， 故
Ek
1 mv2 2
1 m(2aL) 2
1 m(2g sin 2
60kW，在水平路面上从静止开始以 0.5m/s2 的加速 度作匀加速直线运动，设汽车所受阻力为车重的 01.
的加速运动，直到 F=f，
a=0，这时 v 达到最大值
vmax
P F
P f
可见恒定功率的加速运动一定不是
倍，试问：（1）汽车的最大速度 是多少？
（2）匀加速运动的最大速度是多少？ （3）汽车匀加速直线运动的时间是多少？
参考答案： 第一题：解析：（1）物块沿斜面下滑受到重力和 斜面支持力，由牛顿第二定律。得小滑块沿斜面运
动的加速度 a 则 a=F/m a=
m/s2
1. 如 图 所 示 ，质 量 为 m=2.0kg 的小滑块，由静止
开始从倾角
的固
定的光滑斜面的顶端 A 滑 至底端 B，A 点距离水平地面的高度 h=5.0m，重力 加速度 g 取 10m/s2，求: (1)滑块由 A 滑到 B 经历的时间；
（3）滑块到达斜面底端时速度达到最大 =10m/s
重力功率为
又 PB=100W
间
，故汽车从启动到停下来一共运动
时间 t=t1+t2=98s
第四题：【解析】19.汽车运动中所受的阻力大小为
（1）当汽车的速度为 v1=10m/s 时的牵引力为 F1, 根 据 功 率 公 式 P0=F1v1 得
第二题：【解析】（1） （m/s） （2）]
5×103kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车的 重力的 0.05 倍，若汽车始终保持额定的功率不变， 取 g=10m/s2，则从静止启动后，求：（1）汽车所 能达到的最大速度是多大？ （2）当汽车的加速度为 1m/s2 时，速度是多大？ ★（3）若汽车由启动到速度变为最大值后马上关 闭发动机，测得汽车在关闭发动机前已通过 624m
计算（因为 P 为变功率）.
以上机车的两种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
机车启动问题
11/13/2020
1．恒定功率的启动方式 由公式 P=Fv 和 F-f=ma 知，由于 P 恒定，随着 v
(2)滑块由 A 滑到 B 点时的动能 (3) 滑块由 A 滑到 B 时的重力功率
的增大，F 必将减小，
a F f 也必将减小， m
机车做加速度不断减小
2. 一辆质量
kg 的汽车，额定功率