机车启动与动能定理综合

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1、启动过春各量的变化和运动性成机车启动动能定S综合 一,恒定P额启动3%1 If,= m当F=f时ri = O保持u罪吏HI”达到匿大k加速度遂渐减小的加速运动+匀速运动-图像分析特点分析!* t困候.n仕加蛀M汽车的瞬时功率尸始终等于洗车的额定功率:/ 砂七汽车的牵引力F府皿力了始蜷满足牛桢第二定律:1=福喝 i : J.阶假I勾速阶我If泠车的牵引力和瞬时速度。始终满足尸产丁三忸,牵弓【力是变力,足4b - I图像变如连1段黠束IP*/=-;,在达到最大速度时,因为牵引力和阻力平衡,此时有 叩术,.% =寸,/:为速阶段A;j(r?|:c ;从能罚鬲度寿,启动过程中牵引力所的功一方面用以克服

2、图由俄为,对:应着尊壕生然。异一方偷增加汽车的动能,吼.=!问疽+。0t二F-t图像常求问题 求最大速度,根据二力平衡F= /和功率变型式v= P/F ,得vm=; 求加速度(vvm时),根据牛顿第二定律a=(F-f)/m和功率变型式F=P/v ,得a= 求路程或时间(变加速过程):根据动能定理,得s或t.【例题1】质量为3xl%kg的汽车,发动机的牵弓I功率为60kW,在水平公路上从静止开始运动30s达到最大速度, 汽车受到的阻力大小恒为车重的0.1倍,若牵引力的功率保持恒定不变求:(1 )汽车的最大速度;(2 )在水平公路上汽车的速度为10 m/s时的加速度大小;(3 )从静止开始运动30

3、s内的位移大小。二、以恒定加速度a启动图像分析匚速阶段I I ;受ii阶段 与加速睑技1t-(.图俸_吏加速 阶段结未I句速阵度变加逸阶我?特敏分析在勾扪逮直线透动阶段,瞬时速度. =的如速竟线迅动所能堆持的时间 二 9。 在勾加速直我运劫阶段.眸时功率P.=她 %,C I. t 在句加速直线,运劫阶段婚束时,瞬时功拳当芋于颓定功率仁.,且满足 在吸加速直残运动阶段、其功率恒为额定功;如做句逸克线远劫后牵P引古与阻力平街.p = p=ji = T.*啊Ml f 双能的角度看:,在句加速直线运动阶粉,有1% -血=注(町卜样别表示在匀 加速应技运动阶段牵引力所做的功和车的住秒L*在变加速直殁运动

4、济状荣机.方所做的劫 叱未产尸歧以&春示变加速直 我运劫阶段所经历的时间)t il:?3-fa2 = 1- ?(七哀亍吏加速直甄运动阶段车曲位夥据启动过程各垦的变化和运动性届口不变气-/ a =m即L不变FfIP=W当尸=户*网尹。 勺如逢阶站.* V仍增大%r-定,I当b -f时a =J心达到能大 EH保持1 nn羊变驾如逮 运谢川逑 度戒小的加速 适动 为建运劫I I IFfma,Z0 F-t图像1常求问题(已知:a、P、m.f 求两个最大速度:匀加速阶段的最大速度七=全程最大速度vm= ; 求两段时间:匀加速阶段的时间t1 = 动学公式)、变加速过程的时间根据动能定理 ; 求两段位移:匀

5、加速阶段的位移根据运动学公式、变加速过程动能定理Pt办广mvm2-%mv12 ; 求两段牵弓|力做的功:匀加速阶段咋、变加速过程咋.m【例题2】质量是2000kg、额定功率为80kW的汽车,在平直公路上行驶中的最大速度为20m/s。若汽车从静止 开始做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s2,当达到额定功率后以额定功率行驶,运动中的阻力不变。求:(1 )汽车所受阻力的大小。(2 )汽车做匀加速运动的时间。(3 ) 3s末汽车的瞬时功率。(4 )汽车在启动后1min内的位移(车已经匀速)。【例题3】某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运 动,并将小车

6、运动的全过程记录下来,通过处理转化为v-t图象,如图所示(除2s-10s时间段图象为曲线外,其 余时间段图象均为直线)。已知在小车运动的过程中,2s-14s时间段内小车的功率保持不变,在14s末停止遥控 而让小车自由滑行,小车的质量为10kg,可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变.求:v in k(2 )小车匀速行驶阶段的功率;(3 )小车在加速运动过程中位移的大小.三倾斜,竖直方向机车启动问题,机车启动(变加直)与圆周运动、平抛运动组合【例题5】(2009浙江)某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛.比赛路径如图所示赛车从起点A出发, 沿水平直线轨道运动L后,由B点进入半径为A的光滑

7、竖直圆轨道,离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道 上运动到C点,并能越过壕沟.已知赛车质量m=0.1kg,通电后以额定功率P=1.5W工作,进入竖直轨道前受 到阻力恒为0.3N,随后在运动中受到的阻力均可不计.图中L=10.00m, R=0.32m, h=125m, S=1.50m .问: 要使赛车完成比赛,电动机至少工作多长时间?(取g=10m/s2)作业1 .(多选)(2020天津)复兴号动车在世界上首次实现速度350 km/h自动驾驶功能,成为我国高铁自主创新的又 一重大标志性成果。一列质量为m的动车,初速度为七,以恒定功率P在平直轨道上运动,经时间t达到该 功率下的最大速度vm,设动车行

8、驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内( )A. 做匀加速直线运动B. 加速度逐渐减小C .牵弓|力的功率P = FmW 11W = 2 mv2 一 2 mv2P _m(v2 -七)2. 一辆质量为m的汽车在平直公路上,以恒定功率P行驶,经过时间t,运动距离为x,速度从增加到v2, 已知所受阻力大小恒为Ff,贝u下列表达式正确的是()C.P七V1 V2 t11D . Pt - Ffx = mv - mv?3. (多选)如图所示是某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置。当太阳光照射到小车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若小车在平直的公路上以初速度vo开始加速行

9、驶,经过时 间t前进了距离l,达到最大速度vmax,设此过程中电动机功率恒为额定功率P,受的阻 力恒为Ff,则此过程中电动机所做的功为()A . FfvmaxtB . PtV0 + VmaxC . Ft 0 24 .(多选)某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究.他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运 动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为v-t图象,如图所示(除2s-10s时间段图象为曲线外,其 余时间段图象均为直线)已知在小车运动的过程中,2s-14s时间段内小车的功率保持不变,在14s末停止遥控而让小车自由滑行.小车的质量为1.0kg,可认为在整个运动过程中小车所受到

10、的阻力大小不变.则()A .小车所受到的阻力大小为1.5NB .小车匀速行驶阶段发动机的功率为9WC .小车在加速运动过程中位移的大小为48mD .小车在加速运动过程中位移的大小为39m5 .( 2021-北京卷)如图所示,高速公路上汽车定速巡航(即保持汽车的速率不变)通过路面abcd,其中ab 段为平直上坡路面,阮段为水平路面,cd段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是()beA .在ab段汽车的输出功率逐渐减小B .汽车在ab段的输出功率比bc段的大C .在cd段汽车的输出功率逐渐减小D .汽车在cd段的输出功率比bc段的大6 .高速连续曝光照相机

11、可在底片上重叠形成多个图像。现利用这架照相机对MD-2 000家用汽车的加速性能 进行研究,如图为汽车做匀加速直线运动时三次曝光的照片,图中汽车的实际长度为4 m ,照相机每两次曝光 的时间间隔为2.0 s。已知该汽车的质量为1 000 kg,额定功率为90 kW,汽车运动过程中所受的阻力始终为咕ffl pill1 500 N。igb.1 j uTl 111 F| 111 | 1111 |T1111T试利用图示,求该汽车的加速度大小。(2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动,匀加速运动状态最多能保持多长时间。(3)汽车所能达到的最大速度是多大。(4)若该汽车从静止开始运动,牵引力不超过3

12、000 N,求汽车运动2 400 m所用的最短时间(汽车已经达到 最大速度)。7 .某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛,比赛路径如图所示。可视为质点的赛车从起点A出发,沿水平 直线轨道运动L后,由B点进入半径为A的光滑竖直半圆轨道,并通过半圆轨道的最高点C,才算完成比赛。B是半圆轨道的最低点,水平直线轨道和半圆轨道相切于B点。已知赛车质量m = 0.5 kg,通电后以额定功率P = 2 W工作,进入竖直半圆轨道前受到的阻力恒为F广0.4 N,随后在运动中受到的阻力均可不计,L=10.0 m, R = 0.32 m, g 取 10 m/s2。CRL4-(1) 要使赛车完成比赛,赛车在半圆轨道的

13、B点对轨道的压力至少为多大?(2) 要使赛车完成比赛,电动机至少工作多长时间?(3) 若电动机工作时间为,。=5 s,当半圆轨道半径为多少时赛车既能完成比赛且飞出的水平距离又最大?水平 距离最大是多少?上坡最大速度 LsPIfmgsinff)下坡最大速度v2n=PI(f-mgsinO)竖直提升最大速度v3n=P/mg【例题4】质量为LOx* 1 2 3% kg的汽车,沿倾角为30的斜坡由静止开始运动,汽车在运动过程中所受摩擦阻力 大小恒为2 000 N,汽车发动机的额定输出功率为5.6x104 W,开始时以a=1 m/s2的加速度做匀加速运动(g二 10 m/s2).求:(1)汽车做匀加速运动的时间t1;(2)汽车所能达到的最大速率;(3)若斜坡长143.5 m,且认为汽车到达坡顶之前,已达到最大速率,则汽车从坡底到坡顶需多长时间?

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