2019高考物理一輪復(fù)習(xí)專題22機(jī)車啟動(dòng)問題學(xué)案

1、突破22機(jī)車啟動(dòng)問題1.兩種啟動(dòng)方式的比較兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P-t圖和v-t圖1flJ'A /iJr用JLJ：/Z/I0i fj加 h t0t 0htAO程分析“ ？ f= P -變 J ? a=FLF!j vmvTFF 阻一、一、一a m /、艾 ? F 不艾,P=FvT 直至1 P額=尸切段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)Vi勻加速直線運(yùn)動(dòng)，維持時(shí)間 to=一 aB段A程分析_ _ 八一 PF= F阻? a= 0?尸阻=Vmv T ? FJ ?VFF阻,aJm運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以Vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)BC段無P額,一F- F阻？ a0? F阻一 ，以v

2、m做勻速Vm直線運(yùn)動(dòng)要方程平衡方程一 - P ，AB段：尸阻=尸牽=一,全程阻力小艾，也Vm等于OA段阻力_P1 、BC段：F阻一F牽一，全程阻力小及，Vm也等于OA段、AB段阻力重牛頓第二定律加速度：OA段任意速度PPPF阻一一V1V1Vm,rr-4-加速度：OA段P額 Pi -Vi Vi Vm a=.= t omAB段：速度為V2時(shí)，Pi P額 V2 Vm a = m/i廿寸，a=mm動(dòng)能定理加速段位移x滿足：r,l12cPt 尸阻*= 2mi% 0加速段位移x滿足：,、l12八P 額 to+P 額(11 t o) 一尸阻*= 2mvfi 02.三個(gè)重要關(guān)系式Vm(1)無論哪種啟動(dòng)過程，機(jī)

3、車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即P P(2)機(jī)車以恒7E加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速過程結(jié)束后功率取大，速度不是取大，即V=m<Vm=F。FF阻(3)機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí)，牽引力做的功W= Pt,由動(dòng)能定理得 Pt尸阻*= AEk,此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)過程的位移或速度。【典例】一列火車總質(zhì)量 n 500 t,發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率 P= 6X105 W在水平軌道上行駛時(shí)，軌道對(duì)火 2車的阻力f是車重的0.01倍，g取10 m/s 。(1)求火車在水平軌道上行駛的最大速度v回(2)在水平軌道上，發(fā)動(dòng)機(jī)以額定功率P工作，當(dāng)行駛速度為 V1=1 m/s時(shí)，求火車的瞬時(shí)加速度 as(3)

4、在水平軌道上以36 km/h的速度勻速行駛時(shí)，求發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率P'(4)若火車從靜止開始，保持 a=0.5 m/s 2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，求這一過程維持的最長時(shí)間t。【答案】：(1)12 m/s (2)1.1 m/s 2 (3)5X105 W (4)4 s【解析】：(1)火車以額定功率行駛，當(dāng)牽引力等于阻力，即F=f = kmg時(shí)，火車的加速度為零，速度達(dá)到最大值幄則k=£=舁毒皿$當(dāng)Y加時(shí),火車做力晦運(yùn)動(dòng)，若以二1皿5)則用=受=81伊可VI根據(jù)牛頓第二定律得勾二千工1 1 mH0)當(dāng)期=36km加=10時(shí)，火車勻速行駛,則發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率P=戶=雙1" W.

5、(外由牛頓第二定律得嚴(yán)二尸 府=3燈爐N在此時(shí)程中，速度增大，發(fā)動(dòng)機(jī)功率增大，當(dāng)功率為就定功率時(shí)速度為曾an vr=2fli/s,由承二值得U匕二4的_T_ fl【跟蹤短訓(xùn)】1 .質(zhì)量為m的汽車，啟動(dòng)后沿平直路面行駛，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P,且行駛過程中受到的摩擦阻v .2PB. 一 mv力大小一7E,汽車速度能夠達(dá)到的取大值為V,那么當(dāng)汽車的車速為7時(shí)，汽車的瞬時(shí)加速度的大小為 (PA.一 mv4PmvD.一mv【答案】CPv,P 4P【解析】當(dāng)汽車牽引力等于阻力時(shí)，速度最大，則阻力Ff = -,當(dāng)速度為二時(shí)，牽引力F=,由v4v v43P 、，. 人牛頓第二定律得 F Ff=ma解得a=m

6、v選項(xiàng)C正確。2 . 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 vi時(shí)，起重機(jī)的功率達(dá)到最大值P,以后起重機(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，物體上升的高度為 h,則整個(gè)過程中，下列說法正確的是（）PA.鋼繩的最大拉力為一丫28 .鋼繩的最大拉力為 mgPC.重物做勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度為 一mgD.重物做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為 -gmv【答案】D【解析】 加速過程重物處于超重狀態(tài)，鋼繩拉力大于重物重力，勻速運(yùn)動(dòng)階蹤1即葡的拉力為等于 重物重力，故A錯(cuò)誤j加速日程重物處于貂重狀態(tài),鋼繩拉力大于砥，故B錯(cuò)誤5重物勻加速運(yùn)動(dòng)的末速 度不是運(yùn)動(dòng)的最大速度：i

7、ttP寸鋼繩對(duì)重物的拉力大于其重力，故其速度小于故C錯(cuò)謾j重物勻加速運(yùn) 動(dòng)的末速度為此，此時(shí)的拉力為尸=2,由牛頓第二定律得：金=胃空=總一年故D正確，9 .兩輛完全相同的汽車，都拖著完全相同的拖車以相同的速度在平直公路上勻速齊頭并進(jìn)，某一時(shí)刻 兩拖車同時(shí)與汽車脫離，之后甲汽車保持原來的牽引力繼續(xù)前進(jìn)，乙汽車保持原來的功率繼續(xù)前進(jìn)，則一 段時(shí)間后（假設(shè)均未達(dá)到最大功率）（）.A.甲車超前，乙車落后10 乙車超前，甲車落后C.它們?nèi)札R頭并進(jìn)D.甲車先超過乙車，后乙車又超過甲車【答案】 A【解析】 拖車與汽車脫離之前，汽車的牽引力等于摩擦力，脫離之后，汽車受到的摩擦力E減小，因?yàn)榧灼嚨臓恳?F

8、保持不變，所以其將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且加速度的大小為a=（F- Ff）/m,而乙汽車保持原來的功率不變做加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)P= Fv可知，其牽引力會(huì)隨其速度的逐漸增大而減小，其加速度大小也會(huì)從a=（F Ff）/m逐漸減小，可見，甲車的速度較大，甲車超前，乙車落后.4.把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車廂上，使其既具有牽引動(dòng)力，又可以載客，這樣的客車車輛叫做動(dòng)車.幾節(jié)自帶動(dòng)力的車輛 （動(dòng)車）加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車輛（也叫拖車）編成一組，就是動(dòng)車組，假設(shè)動(dòng)車組運(yùn) 行過程中受到的阻力與其所受重力成正比，每節(jié)動(dòng)車與拖車的質(zhì)量都相等，每節(jié)動(dòng)車的額定功率都相等.若1節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為120 km/h

9、;則6節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為（）.A. 120 km/hB. 240 km/hC. 320 km/hD. 480 km/h【答案】 CP，【解析】若1節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為vi = 4km= 120 km/h;則6節(jié)動(dòng)車加3 ,6P 28. 一節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為V2 = t;-=-X4v1 = -X120 km/h= 320 km/h ,故選項(xiàng) C正確.9kmg 335.（多選）質(zhì)量為2X103 kg的汽車由靜止開始沿平直公路行駛，行駛過程中牽引力F和車速倒數(shù)3的關(guān)系圖像如圖所示。已知行駛過程中最大車速為 30 m/s ,設(shè)阻力恒定，則（）產(chǎn)N6

10、X101-x2X吁/° 1 i3010 * ''A.汽車所受阻力為 6X103 NB.汽車在車速為 5 m/s時(shí)，加速度為 3 m/s 2C.汽車在車速為 15 m/s時(shí)，加速度為1 m/s 2D.汽車在行駛過程中的最大功率為6X104 W【答案】CD一【解析】當(dāng)牽引力等于阻力時(shí)，速度最大，由題圖圖線可知阻力大小323）凡故人節(jié)甑為題圖 慎斜圖線的斜率標(biāo)功率，可知產(chǎn)，°一泮 W=6C 00 W,車速為5 m/s時(shí)，汽車的力磁度。=6 000 2000xnV藍(lán)m母=2而凡故E錯(cuò)誤，當(dāng)車速為15曰鵬時(shí)j牽引力產(chǎn)=誓 N=4MN,則加速度口=4啰脂000 mz&#

11、39;二故佇正確J汽車的最大功率等干額定功率j等于60C00W,故D正輜。6.質(zhì)量為2 000 kg、額定功率為80 kW的汽車，在平直公路上行駛的最大速度為20 m/s.若汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2 m/s2,運(yùn)動(dòng)中汽車所受阻力的大小不變.求：（1）汽車所受阻力的大小.（2）3 s末汽車的瞬時(shí)功率.（3）汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.（4）汽車在勻加速運(yùn)動(dòng)中牽引力所做的功.【答案】(1)4 000 N (2)4.8X10 4 W (3)5 s (4)2X10 5 J【解析】(1)已知汽車在運(yùn)動(dòng)中所受阻力的大小不變，當(dāng)汽車以最大速度行駛時(shí)，根據(jù)P= Fv,可求P得速度最大時(shí)牽引力

12、為 F=v= 4 000 N此時(shí)牽引力和阻力大小相等，故尸匿=4 000N3 s末汽車的速度串1=由1=6 nr 5由尸一尸殂=值可得此時(shí)的牽引力為尸=樹十/a=8 000N故此時(shí)的功率為7=網(wǎng)1=4一/1mWJ設(shè)汽車勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為h則I時(shí)刻汽車的速度為，=/=»此時(shí)汽車的功率為額定功率，又尸二丹代人數(shù)據(jù)解得i二5莒(4)勻加速運(yùn)動(dòng)階段牽引力為恒力,故牽引力所做的功力8 000xx2x52 J-2xl05 J. ArJw7.如圖甲所示，在水平路段 AB上有一質(zhì)量為2X103 kg的汽車，正以10 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)， 汽車前方的水平路段 BC較粗糙，汽車通過整個(gè) ABM段的v-t圖象如圖乙所示(在t = 15 s處水平虛線與 曲線相切)，運(yùn)動(dòng)過程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率保持20 kW不變，假設(shè)汽車在兩個(gè)路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大小.* RC甲 j/fni*tt1) W1-o 5 l&l's_tfi 二(1)求汽車在AB路段上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力 F1；(2)求汽車剛好到達(dá) B點(diǎn)時(shí)的加速度a；(3)求BC路段的長度.【答案】(1)2 000 N (2) -1 m/s 2 (3)68.75 mP20X 103【解析】汽車在 AB