專題強(qiáng)化機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式第八章機(jī)械能守恒定律會(huì)分析兩種機(jī)車啟動(dòng)方式中各物理量的變化并能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算.【學(xué)習(xí)目標(biāo)】【內(nèi)容索引】探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)專題強(qiáng)化練TANJIUZHONGDIAN

TISHENGSUYANG探究重點(diǎn)提升素養(yǎng)1一、以恒定功率啟動(dòng)答案機(jī)車功率指的是發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，即牽引力做功的功率.導(dǎo)學(xué)探究一汽車在水平路面上以恒定功率P從靜止開始加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力大小為Ff：(1)機(jī)車功率指的是合力做功的功率(總功率)還是牽引力做功的功率？(2)汽車在啟動(dòng)過程中速度v、加速度a怎么變化？汽車的最大速度是多大？答案(3)試在圖1中定性畫出此過程中的v－t圖像.答案如圖所示：圖1例1在水平路面上運(yùn)動(dòng)的汽車的額定功率為100kW，質(zhì)量為10t，設(shè)阻力大小恒定，且為車重力的0.1倍(g取10m/s2)，則：(1)若汽車以不變的額定功率從靜止啟動(dòng)，汽車的加速度如何變化？答案見解析解析若汽車以不變的額定功率從靜止啟動(dòng)，v變大，由P額＝Fv知，牽引力F減小，根據(jù)牛頓第二定律有F－Ff＝ma，可知汽車的加速度逐漸減小到零.(2)當(dāng)汽車的加速度為2m/s2時(shí)，速度為多大？答案見解析解析F－Ff＝ma1P額＝Fv1(3)汽車在運(yùn)動(dòng)過程中所能達(dá)到的最大速度的大小是多少？答案見解析解析當(dāng)汽車速度達(dá)到最大時(shí)，a2＝0，F(xiàn)′＝Ff，P＝P額，√二、以恒定的加速度(牽引力)啟動(dòng)答案由F－Ff＝ma知a不變，F(xiàn)也不變，由P＝Fv知，此過程汽車的實(shí)際功率P增大.導(dǎo)學(xué)探究若一汽車在水平路面上以恒定加速度開始啟動(dòng)，額定功率為P額，運(yùn)動(dòng)過程中受到的阻力大小為Ff.(1)汽車勻加速運(yùn)動(dòng)過程中，牽引力如何變化？汽車的實(shí)際功率如何變化？(2)當(dāng)汽車的實(shí)際功率達(dá)到額定功率P額時(shí)，汽車的速度是多大？此時(shí)汽車的速度是否為最大速度？之后功率將如何變化？答案剛達(dá)到額定功率時(shí)，F(xiàn)－Ff＝ma此后汽車功率不變，速度繼續(xù)增大，此時(shí)速度不是最大速度.(3)分析整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程并畫出汽車運(yùn)動(dòng)的v－t圖像.答案如圖所示：汽車先做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，當(dāng)功率達(dá)到額定功率后做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，最終做勻速直線運(yùn)動(dòng).(4)畫出整個(gè)過程中汽車運(yùn)動(dòng)的P－t圖像.答案如圖所示：(5)求出整個(gè)過程中汽車的最大速度.例2

(2020·隨州一中高一下期中)如圖2所示為修建高層建筑常用的塔式起重機(jī).在起重機(jī)將質(zhì)量為m＝5×103kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度a＝0.2m/s2，當(dāng)起重機(jī)輸出功率達(dá)到其允許的最大值時(shí)，保持該功率直到重物做vm＝1.02m/s的勻速直線運(yùn)動(dòng).取g＝10m/s2，不計(jì)額外功.求：(1)起重機(jī)允許的最大輸出功率；答案5.1×104W解析設(shè)起重機(jī)允許的最大輸出功率為P0，重物達(dá)到最大速度時(shí)拉力F0等于重力，則有P0＝F0vm，F(xiàn)0＝mg可得P0＝mgvm＝5.1×104W；(2)重物做勻加速直線運(yùn)動(dòng)所經(jīng)歷的時(shí)間和起重機(jī)在第2s末的輸出功率.答案5s

2.04×104W解析勻加速直線運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，起重機(jī)達(dá)到允許的最大輸出功率，設(shè)此時(shí)重物受到的拉力為F，速度為v1，勻加速運(yùn)動(dòng)經(jīng)歷的時(shí)間為t1則有：P0＝Fv1，F(xiàn)－mg＝ma，v1＝at1聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得，t1＝5s，F(xiàn)＝5.1×104N第2s末，重物處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段設(shè)此時(shí)速度為v2，輸出功率為P有v2＝at2，P＝Fv2聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)解得：P＝2.04×104W.針對(duì)訓(xùn)練2

(2020·泗洪縣洪翔中學(xué)高一月考)一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5s末達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動(dòng)，其v－t圖像如圖3所示.已知汽車的質(zhì)量為m＝2×103kg，汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍，重力加速度g＝10m/s2，則A.汽車在前5s內(nèi)的牽引力為6×103NB.汽車在前5s內(nèi)的牽引力為4×103NC.汽車的額定功率為50kWD.汽車的最大速度為40m/s圖3√解析汽車受到的阻力為Ff＝kmg＝0.1×2×103×10N＝2×103N前5s內(nèi)，由題圖知a＝2m/s2，由牛頓第二定律有F－Ff＝ma解得F＝Ff＋ma＝(2×103＋2×103×2)N＝6×103N，故A正確，B錯(cuò)誤；5s末達(dá)到額定功率為P＝Fv＝6×103×10W＝6×104W＝60kW，故C錯(cuò)誤；方法總結(jié)機(jī)車啟動(dòng)問題中幾個(gè)物理量的求法分析機(jī)車啟動(dòng)問題，要抓住兩個(gè)核心方程：牛頓第二定律方程F－Ff＝ma聯(lián)系著力和加速度，P＝Fv聯(lián)系著力和速度.結(jié)合v－t圖像進(jìn)行分析.(1)機(jī)車的最大速度vm的求法.返回ZHUANTIQIANGHUALIAN專題強(qiáng)化練21.質(zhì)量為5t的汽車，在水平路面上以加速度a＝2m/s2啟動(dòng)，所受阻力大小恒為1.0×103N，汽車啟動(dòng)后第1s末發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)功率是A.2kW

B.22kW

C.1.1kW

D.20kW基礎(chǔ)強(qiáng)化練√123456789解析根據(jù)牛頓第二定律得：F－Ff＝ma，則F＝Ff＋ma＝1000N＋5000×2N＝11000N，汽車第1s末的速度大小為v＝at＝2×1m/s＝2m/s，所以汽車啟動(dòng)后第1s末發(fā)動(dòng)機(jī)的瞬時(shí)功率為：P＝Fv＝11000×2W＝22000W＝22kW，故B正確.1234567892.(2020·廈門一中高一期末)一起重機(jī)的鋼繩由靜止開始勻加速提起質(zhì)量為m的重物，當(dāng)重物的速度為v1時(shí)，起重機(jī)的有用功率達(dá)到最大值P，之后起重機(jī)保持該功率不變，繼續(xù)提升重物，直到以最大速度v2勻速上升為止，重物上升的高度為h，重力加速度為g，則整個(gè)過程中，下列說法正確的是√123456789解析由F－mg＝ma和P＝Fv可知，重物勻加速上升過程中鋼繩拉力大于重力且不變，達(dá)到最大功率P后，隨著v增加，鋼繩拉力F變小，3.質(zhì)量為m的汽車，它的發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P，沿一傾角為α的坡路向上行進(jìn)，設(shè)坡路足夠長，摩擦阻力是汽車重力的k倍，重力加速度為g，汽車在上坡過程中最大速度為123456789√4.如圖1所示是一汽車在平直路面上啟動(dòng)的v－t圖像，從t1時(shí)刻起汽車的功率保持不變，由圖像可知A.0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力增大，加速度增大，功率不變B.0～t1時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變，功率增大C.t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力增大，加速度增大D.t1～t2時(shí)間內(nèi)，汽車的牽引力不變，加速度不變123456789√5.質(zhì)量為2×103kg、發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為80kW的汽車在平直公路上行駛.若該汽車所受阻力大小恒為4×103N，則下列判斷中正確的有A.汽車的最大速度是10m/sB.汽車以2m/s2的加速度勻加速啟動(dòng)，啟動(dòng)后第2s末發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率

是36kWC.汽車以2m/s2的加速度勻加速啟動(dòng)，勻加速運(yùn)動(dòng)所能維持的時(shí)間為10sD.若汽車保持額定功率啟動(dòng)，則當(dāng)其速度為5m/s時(shí)，加速度為6m/s2√123456789能力綜合練123456789根據(jù)牛頓第二定律得F－Ff＝ma，解得F＝Ff＋ma＝4000N＋2000×2N＝8000N，第2s末的速度v＝at＝2×2m/s＝4m/s，第2s末發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率P1＝Fv＝8000×4W＝32kW，故B錯(cuò)誤；1234567896.汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P；快進(jìn)入鬧市區(qū)時(shí)，司機(jī)減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛.圖示四個(gè)圖像中能正確表示從司機(jī)減小油門開始，汽車的速度與時(shí)間關(guān)系的是123456789√7.一賽車在平直賽道上以恒定功率200kW加速，受到的阻力不變，加速度a和速度v的倒數(shù)的關(guān)系如圖2所示，則賽車A.做勻加速直線運(yùn)動(dòng)B.質(zhì)量為200kgC.所受阻力大小為2000ND.v′＝50m/s時(shí)牽引力大小為2000N√123456789圖2解析由題圖可知，加速度變化，賽車不是做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，故A錯(cuò)誤；當(dāng)賽車的速度最大時(shí)，加速度為零，由題圖可知最大速度v＝100m/s，此時(shí)有P＝Ffv，可得Ff＝2000N，故C正確；1234567898.在水平路面上運(yùn)動(dòng)的汽車的額定功率為60kW，若其總質(zhì)量為5t，在水平路面上所受到的阻力大小為5×103N，求：(1)汽車所能達(dá)到的最大速度的大?。?23456789答案12m/s解析當(dāng)汽車速度達(dá)到最大時(shí)，牽引力F＝Ff，(2)若汽車以0.5m/s2的加速度由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，這一過程能維持多長的時(shí)間；123456789答案16s解析汽車以恒定的加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，能夠達(dá)到的最大速度為v，由v＝at得這一過程維持的時(shí)間為t＝16s.(3)若汽車以額定功率啟動(dòng)，則汽車的車速為v1＝2m/s時(shí)的加速度多大；123456789答案5m/s2由牛頓第二定律得汽車的加速度大小為(4)若汽車以v2＝6m/s的速度勻速行駛，汽車的實(shí)際功率多大.123456789答案3×104W解析P′＝Ffv2＝3×104W.9.汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW，汽車的質(zhì)量為4噸，當(dāng)它行駛在坡度為α(sinα＝0.02)的長直公路上時(shí)，如圖3所示，所受摩擦力為車重力的0.1倍(不計(jì)空氣阻力，g取10m/s2)，求：(結(jié)果均保留三位有效數(shù)字)(1)汽車所能達(dá)到的最大速度的大小；123456789尖子生選練圖3答案12.5m/s123456789解析汽車在坡路上行駛，所受阻力分為兩部分，即F阻＝kmg＋mgsinα＝4800N又因?yàn)镕＝F阻時(shí)，P＝F阻·vm，(2)若汽車從靜止開始以0.6m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則此過程能維持多長時(shí)間；123456789答案13.9s123456789解析汽車從靜止開始，以a