高一物理功功率專題(機(jī)車啟動兩種方式)

1、精品文檔功和功率專題一、功率基本概念1 .概念：功率是描述。定義：功率等于 .。2 .功率的公式：（1）平均功率：P = W/t（2）瞬時功率：P=FVcos a3 .功率是 量。國際單位制中功率符號是 ,單位?！纠?】舉重運(yùn)動員在 5s內(nèi)將1500 N的杠鈴勻速舉高了 2 m ,則可知他對杠鈴做的功為 ,功率 是.【例2】兩個體重相同的人甲和乙一起從一樓上到三樓，甲是跑步上樓，乙是慢步上樓.甲、乙兩人所做的功W甲 W乙，他們的功率 P甲 P乙.（填“大于” “小于”或“等于”）【例3】某人通過一個無摩擦的定滑輪，把一只猴子勻速提高h(yuǎn).第一次猴子相對繩子不動，人提拉所做的功為 W1,功率為 P

2、1；第二次人拉動繩子的速率不變，猴子相對于繩勻速上爬，提拉的高度不變，人提拉所做的功為 W2,功率為P2.則有（）A.P1=P2,W1=W2B.P1WP2,W1 = W2C.P1=P2,W1WW2D.P1WP2,W1WW2二、兩個公式的應(yīng)用1 .公式P=W/t 是定義式，但中學(xué)階段只能用它計(jì)算平均功率。而P= FVcos可用于計(jì)算瞬時功率和平均功率。2 .公式P=Fv對于機(jī)車，由于 F與v一般方向一致，故可寫為 P=Fv。機(jī)車在實(shí)際運(yùn)行中有兩種理想模式：機(jī)車運(yùn)行時受兩個重要力：牽引力F和阻力f。 .機(jī)車以恒定功率啟動的運(yùn)動過程由公式P=Fv和F-Ff=ma知，由于P恒定，隨著v的增大，F(xiàn)必將減

3、小，a也必將減小，汽車做加速度不斷減小的加速運(yùn)動，直到F=F f, a=0 ,這時v達(dá)到最大值vm m 0可見恒定功率的加速一定F Ff不是勻加速。這種加速過程發(fā)動機(jī)做的功只能用W=Pt計(jì)算，不能用 W=Fs計(jì)算（因?yàn)镕為變力）。這一啟動過程的P-t、Y-t關(guān)系如圖所示 .機(jī)車以恒定加速度啟動的運(yùn)動過程由公式P=Fv和F-Ff=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽車做勻加速運(yùn)動，而隨著 v的增大，P也將不斷增大，直到 P達(dá)到額定功率 Pm,功率不能再增大了。這時勻加速運(yùn)動結(jié)束，其最大速度為Vm，Pm P_，此后汽車要想繼續(xù)加速就只能做恒定功率的變加速運(yùn)動了。可見恒定牽引力的加速時 F Ff功率一

4、定不恒定。這種加速過程發(fā)動機(jī)做的功只能用W=F L計(jì)算，不能用 W=P t計(jì)算(因?yàn)?P為變值)。這一啟動過程的P-t、v-t關(guān)系如圖所示的最大速度，因?yàn)榇撕筮€有一個變加速運(yùn)動過程。而Vm為機(jī)車一額定功率運(yùn)動時所能達(dá)到的最大速度?！纠}1】一汽車額定功率為 P額=100 kW ,質(zhì)量為m=10x 103 kg,設(shè)阻力恒為車重的 0.1倍，取g=10 m/s 2.(1)若汽車以額定功率啟動，求所達(dá)到的最大速度Vm；(2)若汽車以a=0.5 m/s 2的加速度啟動，求其勻加速運(yùn)動的最長時間思路點(diǎn)撥：汽車以恒功率啟動，速度增大，牽引力減小做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動，直到牽引力等 于阻力為止；汽車開始

5、做勻加速運(yùn)動牽引力和阻力恒定，隨著速度增加，它的實(shí)際功率逐漸增大，直到FV等于額定功率為止。解析：(1)汽車以額定功率啟動，達(dá)到最大速度時，阻力與牽引力相等.依題Ff=0.1mg ,所以 vm=%良210010；m/s=10 m/s.FFf0.1mg0.1 1010310（2）汽車以勻加速啟動時的牽引力為：F=ma+F f=ma+0.1mg=10x 103 x 0.5 N+0.1 x 103冰 1K0 N=1.5P額100 103達(dá)到額te功率時的速度為：vt= 4- m/s=6.7 m/sF1.5 106.70.5s=13.3 s.Vtvt即為勻加速運(yùn)動的末速度，故做勻加速運(yùn)動的取長時間為：

6、t= 一a答案：（1） 10 m/s （2） 13.3 s思維總結(jié)：此類問題的關(guān)鍵是功率變化關(guān)系，加速度改變規(guī)律，速度改變規(guī)律的綜合運(yùn)用。【例題2】汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為60KW ,汽車的質(zhì)量為5T,汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0.1倍，求：汽車以額定功率從靜止啟動后能達(dá)到的最大速度是多少？汽車從靜止開始，保持以 0.5 m/s 2加速度做勻加速度運(yùn)動，這一過程能維持多長時間？解析：（1）該汽車屬于第一類機(jī)車啟動模式，所以最大速度為：Vm 界 ，又Ff=0.1 mg,所以可得vm=12m/s。、一口會一，F(xiàn) Ff八（2）該問的情況屬于第二類機(jī)車啟動模式，由 a 知，F(xiàn)=7500N ,因

7、此，勻加速運(yùn)動的時mVt m Pm/F 間為：t =4s 。a F Ff思維總結(jié)：解決機(jī)車啟動問題，首先要弄清是哪種啟動方式，然后采用分段處理法，在勻加速階段常 用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)公式結(jié)合分析，在非勻加速階段，一般用動能定理求解。額定功率下運(yùn)行：設(shè)輸出功率為P,先做加速度越來越 的加速運(yùn)動，直到速度達(dá)到,最后做 運(yùn)動。其v-t圖像：勻加速起動的運(yùn)動過程是：先是牽引力F恒定，輸出功率 P隨物體運(yùn)動v的直到,此后速度再增大就需減少牽引力，再做加速度越來 的加速運(yùn)動，直到速 度達(dá)到最大值，最后做 運(yùn)動。其v-t圖像：（814春新滓縣校線月考）某型號汽車發(fā)動機(jī)的額定功率F0=60kW,汽車質(zhì)量皿=

8、4乂10防心若該汽車 由靜止開始以對二0律小£2的加速度勻加速行艘,在水平路面上正常行喔中所受到的阻力大小恒為車重 的。.1倍.之取lOmVsZ（求該汽車在水平路面上行駛能達(dá)到的最大速度vmj<2）求維持汽車做勻加速直線運(yùn)動的時間（1）當(dāng)汽車發(fā)動機(jī)達(dá)到翻定功奉并做勻速運(yùn)動時，汽車達(dá)到最大速度，此時發(fā)動機(jī)牽引力力:F=f-|=kntg = O_ 1 X4 X 1口3丈 i 0=<1 x 103 N則有：QrrT2=2=遜辦5打尸 /4000隨意編輯（2謾汽車與加速行駛時發(fā)動機(jī)奉弓I力為Fy根據(jù)牛超第二定律有;得:F1=f1+iBa1=4C0+4000 父 口. 5=C 然

9、103H維持汽車做勻加速直疆運(yùn)動的最大速度為;Vm1 = vr?f 1 一_0_ 60000Fi 6000加 0 lOm/i維持汽主做為加速亙線運(yùn)動的時間為:二%=/=20£【強(qiáng)化訓(xùn)練功率】a=2m/s 2做勻加直線運(yùn)動，所受的阻力是1.質(zhì)量為5 X 10 kg的汽車在水平路面上由靜止開始以加速度1.0 x 13（No汽車啟動后第1秒末發(fā)動機(jī)的瞬時功率是（）A 、4kWB、40kWC、22 kWD、 88Kw解；根）牛頓第二定律得;F-f=g1 000N+50 0aX2M = l lOOOff.汽車第 1w末的謔度 I V at = 21 m./s=2ni/s -所以汽車起動后第1居

10、末發(fā)動機(jī)的脾時功率為: P=Fv-1 1000X 2 = 22000=2, 2乂 10，.C2 .關(guān)于功率，下列說法正確的是（）A.力對物體做的功越多，功率就越大B.做功時間短的機(jī)械功率大C.完成相同的功，用的時間越長，功率越大D.功率大的機(jī)械在單位時間里做的功多3 .甲、已兩車的額定功率之比是1:2,當(dāng)兩車以各自的額定功率.行駛時，可判定 （）:A兩車裝的貨物質(zhì)量之比 1: 2B在相同時間內(nèi)，兩車做功之比 2: 1C兩車行馳的速度比1: 2D速度相同時，兩車的牽引力比 1: 2精品文檔解:裝曳物底里與功率無關(guān)，故2錯誤；根據(jù)口=可知，由于舉弓I力不知,所以無法比較行駛速朦，故E錯誤，匚、奉引

11、力做動心Ft，所以在相等時間內(nèi)兩車斷儆功之比為1 ； 2,最匚正確亍 pD、根據(jù)F二二可知，當(dāng)速度相等時，章引力之比為1： 2,故D錯謾.V故選：C4 .汽車上陡坡時，一般要換低擋，使車速降低，這是為了A.減小額外功B.增大功率C.增大牽引力D.增加有用功5 .設(shè)飛機(jī)飛行中所受阻力與速度的平方成正比，如果飛機(jī)以速度V勻速飛行時，其發(fā)動機(jī)功率為P,則飛機(jī)以2P勻速飛行時，其發(fā)動機(jī)的功率為：（）A 2PB 4PC 8PD無法確定6 .汽車從平直公路上駛上一耦坡，其暈引力逐漸嗜大而功率不變，則汽車的（）A加速度逐漸噌大S加速度不變*C速度逐漸噌大D速度逐斯激小，7 .某大型商場的自動扶梯以恒定速率v

12、i運(yùn)送顧客上樓購物.某顧客第一次站在扶梯上不動隨扶梯向上運(yùn)動；第二次他以相對于扶梯的速率V2沿扶梯勻速向上走動.兩次扶梯對這位顧客所做的功分別為W1和W2,扶梯牽引力的功率分別為Pi和P2,則下列結(jié)論正確的是（）來源:Zxxk.Com來源:學(xué)§科§愀A.Wi<W2, Pi<P2B.Wi<W2, Pi=P2隨意編輯C.Wi=W2, Pi<P2D.Wi>W2, Pi=P2解：功等于力和在力的方向上遢過他離的秉根，由于都是勻速，兩種懵況力的大小相同孑由于第二次 人沿扶梯向上走了一匹距離，所以第一次扶梯運(yùn)動的胡離要比第二次扶梯運(yùn)動的距離長J故兩次扶梯

13、運(yùn)喜斯儆的功不同，有：功率等于力與力方向的速度的乘也，由于都是句速兩種情況力的大小相同，扶橫律動的函度也相 同，電機(jī)猥動扶梯做功的功率相同，即P.P如故選：D .8 .汽車在平直公路上以速度 V。勻速行駛，發(fā)動機(jī)功率為 P.快進(jìn)入鬧市區(qū)時，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.下列四個圖象中，哪個正確表示了從司機(jī)減小油門開始，汽車的速度與時間的關(guān)系 （）解：根據(jù)F=F知，功率或小一聿，則葷引力成小為原來的一半I阻力不變，財加謔度4一，方向與 tn謔度方向相反時做匍速運(yùn)動，深度感小，W率即力增大，剛加速度舊小，當(dāng)奉引力早于陌力時，他勾 語直續(xù)運(yùn)動，知汽車做加諫度逐蒲城小的

14、感速運(yùn)動，當(dāng)速度登為原來的一半，做勻詼直線運(yùn)動.故C 正確，A、B % D錯誤.枚選52Q1W春濠江區(qū)校綴期末）發(fā)動機(jī)額定輸出功率為80k的汽車，在平直公路上行駛的最大速度是 40m%.汽車的店量對2.QM1Q%"如果汽車從熱J：開始做勻加速育線運(yùn)動,加速度的大小是2“，. 發(fā)動機(jī)的輸出功率達(dá)到就定功率之后保持不變，運(yùn)動過程中阻力不變.求:（1）汽車受到的阻力多大？（2）汽車維持勻加速運(yùn)動的時間是多少？O）/末% 15告末汽車的瞬時功率管多大？解？ （ 1 ）當(dāng)阻力等于牽引力時，汽車達(dá)到最大速度為vm=9,則釬二 = 2QQQ”/ %（2）根握牛頓笥二定律得：F-t'=nia

15、F-na+fODON勻力口速運(yùn)動的最大虛度為:”也_=孚加仃尸 3所以與加速運(yùn)動的時間十二上=能3 口 3 20（ 3 ）因5 mV亍皿所覬四二at1 Cln/mp1Fv1=t）Ok20因1.5m H弓-萬爭斯以甘2=2白就酊（2013春靈寶市校級月考）一精小汽車在水平路面上由靜止啟動，在前門內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動j 5總未達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動，其Lt圖象如圖片所示.已知汽車的質(zhì)量為聲2義1。3 kg,汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍，（薩IQm/J）求0匕：（1）汽車在第金時的加速度為多少？（2）汽車在前5怎內(nèi)的牽引力為多少？（3）汽車的額定功率為多少？解：1）由圖象可知I汽主在

16、第43時的加速度;9由題意可知，汽車受到的阻力：f=0. lnig=0. 1 210310=2C00N5由牛頓第二定律得；F-f-nta-章引力為：F=f4na=2000K4-2000X 2 = 6100Kf6 由圖象可知，汽車與加通結(jié)束時的速償； 汽車的額定功率為；F三Fv=6口皿乂 10-6000QWQOki練習(xí)、選擇題1 .關(guān)于功率的概念，下列說法中正確的是（）A.功率是描述力對物體做功多少的物理量W 一 ，、一，.B.由P 可知，功率與時間成反比 tC.由P=Fv可知：只要F不為零，v也不為零，那么功率 P就一定不為零D.某個力對物體做功越快，它的功率就一定大2 .關(guān)于汽車在水平路上運(yùn)

17、動，下列說法中正確的是 （）A.汽車啟動后以額定功率行駛，在速率達(dá)到最大以前，加速度是在不斷增大的B.汽車啟動后以額定功率行駛，在速度達(dá)到最大以前，牽引力應(yīng)是不斷減小的C.汽車以最大速度行駛后，若要減小速度，可減小牽引力功率行駛D.汽車以最大速度行駛后，若再減小牽引力，速率一定減小3 .下面關(guān)于功率的說法正確的是（）A.做功多的物體，功率一定大B.功率大的汽車做功一定快C.-10kW 小于 8kWD.- 10kW 大于 8kW4.設(shè)河水阻力跟船的速度平方成正比，若船勻速運(yùn)動的速度變?yōu)樵瓉淼?倍，則船的功率變?yōu)樵瓉淼模ǎ〢. J2 倍B. 2 倍C.4 倍 D.8 倍5.質(zhì)量為m的物體從靜止開始

18、做加速度為 a的勻加速直線運(yùn)動，在運(yùn)動時間為t的過程中，合外力對它做功的平均功率為()2, 122%： 22A. ma t B. - ma t C. 2mat D.-mat6 .汽車上坡時，必須換擋，其目的是()A.減小速度，得到較小的牽引力B.增大速度得到較小的牽引力C.減小速度，得到較大的牽引力D.增大速度，得到較大的牽引力二、填空7 .用與斜面平行的10rN的拉力沿斜面把一個物體從斜面底端拉到頂端需時間2.5s,已知斜面長3.0m ,物體在斜面頂端時的速度為 2.0m /s,在這過程中拉力的平均功率為 w,在斜面頂端的瞬.時功率為 w.8 . 一個質(zhì)量為5kg的物體從45m高的樓上自由下

19、落至地面，則這一過程中重力的平均功率為：，落地時重力的瞬時功率為：.三、計(jì)算題9 .質(zhì)量m=3kg的物體，在水平拉力F=6N的拉力作用下，在光滑的水平面上從靜止開始運(yùn)動，運(yùn)動時間t=3s,求：力F在3s內(nèi)對物體所做的功(2)力F在3s內(nèi)對物體所做的功的平均功率(3)3s末力F對物體所做的功的瞬時功率的固定的光滑圖 5-20-110 .如圖5-20-1所示，質(zhì)量為m的小滑塊，由靜止開始從傾角為斜面頂端A滑至底端B, A點(diǎn)距離水平地面的高度為h,求：(1)滑塊從A到B的過程中重力的平均"功率.(2)滑塊滑到B點(diǎn)時重力的瞬時功率11.跳繩是一種健身運(yùn)動.設(shè)某運(yùn)動員的質(zhì)量是 50kg.，他1

20、min跳繩180次，假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的2,則該運(yùn)動員跳繩時，克服重力做功的平均功率是多大？5參考答案一、選擇題1.CD;2.BC3D;4.D;5.B;6.C 二、填空 7.12;208.750W;1500W三、計(jì)算題 F129.(1)加速度 a =2m/s 2,3St內(nèi)的位移 x at =9m,則 Wf= Fx =54J m2WF(2) P F =18W t3s末速度v at=6m/s,所以W Fv =36W10 . (1)滑塊滑到底端的速度 v 商h,由于滑塊做勻變速直線運(yùn)動，所以平均功率為：' mg v 1mg 2gh 2 2(2)瞬時功率為：

21、嗑 mgv= mgj2gh6012111 .跳躍一次所用時間為:t 型s=s,則在空中的時間為：(1 -)t = - s180355由豎直上拋運(yùn)動的對稱性可知：上升或下降的時間為:t/= s10, 一，一 ,一一一W 3mgh1s內(nèi)跳躍3次，故克服重力做功的平均功率為：P 一 g 75Wt t1.關(guān)于功率概念，下列說法中正確的是()A.力對物體做的功越多，力做功的功率越大B.功率是描述物體做功快慢的物理量C.從公式P=Fv可知，汽車的發(fā)動機(jī)功率可以隨速度的不斷增大而提高D.當(dāng)輪船勻速航行時，合外力為零，所以此時發(fā)動機(jī)的實(shí)際功率為零2 .在平直公路上以一般速度勻速行駛的自行車所受阻力約為人和車總重的 0.02倍，騎車人的功率約為()A. 0.1kWB. 10-3kWC. 1kWD. 10kW3 .火車做勻加速直線運(yùn)動中，若阻力不變，則牽引 口力F和瞬時功率P的變化情況是（）A. F不變，P變大 B. F變小，P不變 C. F變大，P變大 D. F、P都不變4 .同一恒力按同樣方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平地面移動相同的一段距離，恒力的功和功率分別為 Wl、Pl和W2、P2,則兩者的關(guān)系是（）A. Wi>W2, Pl >P2B. Wi = W2, Piv P2C. W1 = W2, Pl >P2D. WK W