《2019年高考物理一轮复习微专题系列之热点专题突破专题22机车启动问题学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019年高考物理一轮复习微专题系列之热点专题突破专题22机车启动问题学案（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、突破22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-1图和v-t图1flJA/iJr用JLJ：/Z/I0ifj加ht0t0htAO程分析“？f=P-变J?a=FLF!jvmvTFF阻一、一、一am/、艾?F不艾,P=FvT直至1P额=尸切段运动性质加速度减小的加速直线运动Vi匀加速直线运动，维持时间to=一aB段A程分析PF=F阻?a=0?尸阻=VmvT?FJ?VFF阻,aJm运动性质以Vm做匀速直线运动加速度减小的加速直线运动BC段无P额F-F阻？a0?F阻一，以vm做匀速Vm直线运动要方程平衡方程AB段：尸阻=尸牵=一,全程阻力/、艾，也Vm等于OA段阻力_
2、P1、BC段：F阻一F牵一，全程阻力小及，Vm也等于OA段、AB段阻力重牛顿第二定律加速度：OA段任意速度PF阻SV1V1Vm,n-4-加速度：OA段P额Pa一viviVma=.=tomAB段：速度为V2时，PaFh一V2Vma=m/i1寸，a=mm动能定理加速段位移x满足：r,l12cPtF阻x=2mvn-0加速段位移x满足：r,r,、l12cP额to+P额(11to)一尸阻*=2mv)02.三个重要关系式Vm(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(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=mvm=F。FF阻(3)机车以恒定功率运行
3、时，牵引力做的功W=Pt,由动能定理得Pt尸阻*=AEk,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n500t,发动机的额定功率P=6X105WW在水平轨道上行驶时，轨道对火2车的阻力f是车重的0.01倍，g取10m/s。(1)求火车在水平轨道上行驶的最大速度v回(2)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度为V1=1m/s时，求火车的瞬时加速度as(3)在水平轨道上以36km/h的速度匀速行驶时，求发动机的实际功率P;(4)若火车从静止开始，保持a=0.5m/s2的加速度做匀加速运动，求这一过程维持的最长时间t。【答案】：(1)12m/s(2)1.1m
4、/s2(3)5X105W(4)4s【解析】：(1)火车以额定功率行驶，当牵引力等于阻力，即F=f=kmg时，火车的加速度为零，速度达到最大值幄则k=舁毒皿$当Y加时,火车做力晦运动，若以二1皿5)则用=受=81伊可VI根据牛顿第二定律得勾二千工11mH0)当期=36km加=10时，火车匀速行驶,则发动机的实际功率P=户=双1W.(外由牛顿第二定律得严二尸府=3灯炉N在此时程中，速度增大，发动机功率增大，当功率为就定功率时速度为曾anvr=2fli/s,由承二值得U匕二4的_T_fl【跟踪短训】1.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2PB. 一
5、 mv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t时，汽车的瞬时加速度的大小为(pA.一mv4PmvD.一mv【答案】CPv,P4P【解析】当汽车牵引力等于阻力时，速度最大，则阻力Ff=-,当速度为二时，牵引力F=,由v4vv43P,.人牛顿第二定律得FFf=ma解得a=mv选项C正确。2.一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vi时，起重机的功率达到最大值P,以后起重机保持该功率不变,继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升，物体上升的高度为h,则整个过程中，下列说法正确的是（）U，一一，PA.钢绳的最大拉力为一丫2B.钢绳的最大拉力为mgPC.重
6、物做匀加速运动的末速度为一mgD.重物做匀加速运动的加速度为-gmv【答案】D【解析】加速过程重物处于超重状态，钢绳拉力大于重物重力，匀速运动阶踪1即葡的拉力为等于重物重力，故A错误j加速日程重物处于貂重状态,钢绳拉力大于砥，故B错误5重物匀加速运动的末速度不是运动的最大速度：ittP寸钢绳对重物的拉力大于其重力，故其速度小于故C错谩j重物匀加速运动的末速度为此，此时的拉力为尸=2,由牛顿第二定律得：金=胃空=总一年故D正确，3.两辆完全相同的汽车，都拖着完全相同的拖车以相同的速度在平直公路上匀速齐头并进，某一时刻两拖车同时与汽车脱离，之后甲汽车保持原来的牵引力继续前进，乙汽车保持原来的功率继
7、续前进，则一段时间后（假设均未达到最大功率）（）.A.甲车超前，乙车落后B.乙车超前，甲车落后C.它们仍齐头并进D.甲车先超过乙车，后乙车又超过甲车【答案】A【解析】拖车与汽车脱离之前，汽车的牵引力等于摩擦力，脱离之后，汽车受到的摩擦力E减小，因为甲汽车的牵引力F保持不变，所以其将做匀加速直线运动，且加速度的大小为a=（F-Ff）/m,而乙汽车保持原来的功率不变做加速运动，根据P=Fv可知，其牵引力会随其速度的逐渐增大而减小，其加速度大小也会从a=（FFf）/m逐渐减小，可见，甲车的速度较大，甲车超前，乙车落后.4.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
8、叫做动车.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，就是动车组，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120 km/h;则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大速A. 120 km/hB. 240 km/hC. 320 km/hD. 480 km/h一一 4， P，【解析】 若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为V1=4km= 120 km/h;则6节动车加3 ,6P 28. 一节拖车编成的动车组的最大速度为V2 = -r：=-X4vi = -x120
9、km/h= 320 km/h ,故选项 C正确.9kmg 335.(多选)质量为2X103 kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶，行驶过程中牵引力一 ，一，1，F和车速倒数-的关v系图像如图所示。已知行驶过程中最大车速为30 m/s,设阻力恒定，则()B.汽车在车速为5 m/s时，加速度为23 m/sC.汽车在车速为15 m/s时，加速度为1 m/s 2D.汽车在行驶过程中的最大功率为6 X 104 W【答案】CD【解析】当牵引力等于阻力时,速度最大j由题图图线可知阻力大小32微N,故题图慎斜图线的斜率标功率，可知皿=优000W,车速为5m/s时，汽车的力磁度。=io-30V蓝m母=2而巳故E错
10、误，当车速为15曰时，牵引力产=誓N=4(XX)N;则加速度=&VWL-J把赛浮故伫正确:汽车的最大功率等干额定功率,等于60C00W,故D正辎。6.质量为2000kg、额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶的最大速度为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,运动中汽车所受阻力的大小不变.求：(1)汽车所受阻力的大小.(2)3s末汽车的瞬时功率.(3)汽车做匀加速运动的时间.(4)汽车在匀加速运动中牵引力所做的功.【答案】(1)4000N(2)4.8X104W(3)5s(4)2X105J【解析】(1)已知汽车在运动中所受阻力的大小不变，当汽车以最大速度行驶时，
11、根据P=Fv,可求，一、一一一，P得速度最大时牵引力为F=v=4000N此时牵引力和阻力大小相等，故尸匿=40C0N3s末汽车的速度串1二由1=6ms由尸一尸殂二巡可得此时的牵引力为尸=树十尸a=8000N故此时的功率为Pr=Fvi=4.SxW+W(为设汽车匀加速运动的时间为L则1时汽车的速度为v=蜃二H此时汽车的功率为领定功率1又尸=Fv代人嫩解得05(4)匀加速运动阶段牵引力为恒力故牵引力所做的功力W=Ft=F%=8000xix2x52J=2m10$J.7.如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2X103kg的汽车，正以10m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整
12、个ABM段的v-t图象如图乙所示(在t=15s处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持20kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小.4BC甲iHfnr(1)求汽车在AB路段上运动时所受的阻力F1；(2)求汽车刚好到达B点时的加速度a；求BC路段的长度.【答案】(1)2000N(2)-1m/s2(3)68.75mP20X103【解析】汽车在AB路段时，有F1=Ff1,P=F1V1,Ff1=,联立解得：Ff1=-N=2000N.Vi10(2) t=15s时汽车处于平衡态，有F2=Ff2,P=F2v2,Ff2=1,联立解得：Ff2=N=4000N.V25t=5s时汽车开始减速运动，有FfiFf2=ma解得a=1m/s2.1212(3) Pt-Ff2x=2mv-2mv解得x=68.75m.
