高中物理難點機車啟動問題

1、高中物理難點一一機車啟動問題難點分析：a、F、p、v四個物理量間相互聯(lián)系、相互制約機車起動分兩類：（1）以恒定功率起動；（2）以恒定牽引力起動.（1）以恒定功率起動一一P二Fv,所以加速度一定是變化的。?速度不斷增加，F(xiàn)減小，所以加速度逐漸減小?阻力存在，牽引力F減小到與阻力相等時，不能再減小，合力為零，勻速運動?汽車達到最大速度時a=0,F=f,P=Fvm=fvm.vFPaFf當a0時vm機車做變加速直線運動即Ff時v達到最大vm保持vm勻速運動（2）以恒定牽引力起動（或以恒定加速度啟動），P=Fv額定功率Pm?勻加速?當功率增大到額定功率Pm后，變加速（an?速度增大到一定程度后，（a=0

2、）勻速.|a 定F-IjP F 定v二m，一 ，一 ，日“|即P隨丫增大而增大I 即 F7EI 1Ef時時，a定0m；所以機要增大，但是P已經(jīng)不能變大，保持P額I<J1 j當a 0時，v達到最大vm|；此后保持勻速運動例1.汽車以恒定功率P由靜止出發(fā)，沿平直路面行駛，最大速度為v,則下列判斷正確的是A.汽車先做勻加速運動，最后做勻速運動B.汽車先做加速度越來越大的加速運動，最后做勻速運動C.汽車先做加速度越來越小的加速運動，最后做勻速運動D.汽車先做加速運動，再做減速運動，最后做勻速運動解析：汽車以恒定功率P由靜止出發(fā)，根據(jù)功率與速度關(guān)系式P=Fv,F為牽引力?當功率P一定時，速度v越大

3、，牽引力F越小，?剛開始速度很小，牽引力F很大，牽引力F大于阻力，合力向前，加速度向前，物體做加速運動?隨著速度的增加，牽引力F不斷變小，合力也變小，加速度也變小?當牽引力F減小到等于阻力時，加速度減為零，速度達到最大，之后物體做勻速直線運動故選C.例2.汽車在水平公路上行駛，車受的阻力為車重的0.01倍，當速度為4m/s時，加速度為0.4m/s2若保持此時的功率不變繼續(xù)行駛，汽車能達到的最大速度是m/s.(g取10m/s2)解析：?設(shè)汽車質(zhì)量為m,阻力f=0.01mg?速度為v=4m/s時，加速度為a=0.4m/s2,F-f=ma,因此F=f+ma=0.01mg+ma?此時功率P=Fv=(0

4、.01mg+ma)v?汽車速度最大時，此時牽引力F最小，a=0,合力為零，F(xiàn)minf0.01mgcP(0.01mgma)v(0.01ga)v0.01100.44”，?Vmax20m/sFmin0.01mg0.01g0.0110例3.汽車發(fā)動機額定功率為60kW,汽車質(zhì)量為5.0X103kg,汽車在水平路面行駛時，受到的阻力大小是車重的0.1倍，g取10m/s2,試求：(1)汽車保持額定功率從靜止出發(fā)后能達到的最大速度是多少？(2)若汽車從靜止開始，以0.5m/s2的加速度勻加速運動，則這一加速度能維持多長時間？(3)若汽車以額定功率起動，則汽車車速為v=2m/s時其加速度多大？解析：(1)?額

5、定功率，P=Fv,(注意F是牽引力，不是合力！)?車質(zhì)量為m,車重為mg,阻力f=0.1mg?速度最大時，加速度a=0,牽引力Fminf0.1mg此時功率依然為額定功率，故PFminvmax60 103vmax Fmin 0.1 5.0 103 1012m/s(2)?加速度aFfm?f、m均不變，因此如汽車加速度不變，牽引力F不變?汽車加速運動，v變大，?P=Fv,汽車功率必須變化，即隨v增大而增大。?汽車的額定功率是最大的功率，當P達到額定功率P額后，不能再增加，即汽車就不可能再保持勻加速運動了。根據(jù)上述分析，解題過程如下：勻加速運動結(jié)束時，汽車達到額定功率，P額FiVi.勻加速運動結(jié)束前，

6、汽車做勻加速運動，因此V1aF1a或者此時刻的加速度依然是 a, F1f ma , F1ma 0.1mg因此t60 103Ea (ma 0.1mg)a m(a 0.1g)a5.0 103(0.5 0.1 10) 0.516m/s勻加速運動結(jié)束時，汽車達到額定功率,P額F1V1.勻加速運動結(jié)束前，汽車依然做勻加速運動，因此F1fma0.1mgm(a0.1g)5103(0.50.110)7.5103N速度V1P額60103三8m/sF17.5103v18因止匕t16m/sa0.5(3)當汽車以額定功率起動達到2m/s的速度時，牽引力為F2% 60 1033z30 10 NV2根據(jù)F2ma2 0.1

7、mgF2 a2 一335m/s20.1mg3010303電動機通過一繩子吊起質(zhì)量為8kg的物體，繩的拉力不能超過120N,電動機的功率不能超過1200W,要將此物體由靜止起用最快的方式吊高90m(已知此物體在被吊高接近90m時，已開始以最大速度勻速上升)所需時間為多少？解析：過程分析一一物體吊高分為兩個過程處理：1 .第一過程，以繩所能承受的最大拉力拉物體，使物體勻加速上升，第一個過程結(jié)束時，電動機剛達到最大功率.2 .第二個過程，電動機一直以最大功率拉物體，拉力逐漸減小，當拉力等于重力時，物體開始勻速上升.在勻加速運動過程中加速度為Fmmga=120 8 1022m/s =5 m/sm末速度vt=PmFm1200=10m/s120上升的時間力=>a10s=2s5102=5 m2 52上升高度為h=v-2a在功率恒定的過程中,最后勻速運動的速率為PmFm1200vm=-=15m/sFmg810外力