初中物理：機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題.ppt

1、機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題,類(lèi)型1：機(jī)車(chē)以恒定功率 P 啟動(dòng)（F阻保持不變）,專(zhuān)題：機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題,PF v,發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率,發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力,機(jī)車(chē)的瞬時(shí)速度,當(dāng)F=F阻時(shí)， a0 ，v達(dá)到最大,保持 vm 勻速,加速度逐漸減小的變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),做a逐漸減小的加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),F繼續(xù)減小,專(zhuān)題：機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題,先做加速度逐漸減小的變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，最終以速度 做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。,機(jī)車(chē)以恒定功率啟動(dòng)的v t 圖,（ 2010年鄭州高一檢測(cè)）質(zhì)量為m=5103 kg的汽車(chē)在水平公路上行駛，阻力是車(chē)重的0.1倍.讓車(chē)保持額定功率為60 kW,從靜止開(kāi)始行駛，求（g取10 m/s2）： （1）汽車(chē)達(dá)到的最大速度v

2、max; （2）汽車(chē)車(chē)速v1=2 m/s時(shí)的加速度.,【解析】（1）由P=Fv=F阻vmax得： （2）當(dāng)v1=2 m/s時(shí)，設(shè)此時(shí)牽引力為F1,由牛頓第二定律得F1-F阻=ma,所以,【點(diǎn)評(píng)】機(jī)車(chē)以額定功率啟動(dòng)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)可分為兩個(gè)過(guò)程：第一個(gè)過(guò)程是加速度逐漸減小的變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，第二個(gè)過(guò)程就是勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).,2.（2010年吉林質(zhì)量檢測(cè)）質(zhì)量為2 t的汽車(chē)，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率為30 kW，在水平公路上能達(dá)到的最大速度為15 m/s，當(dāng)汽車(chē)的加速度為 時(shí) ，其速度為多大？,0.5 m/s2,10 m/s,類(lèi)型2：機(jī)車(chē)以恒定加速度 a 啟動(dòng)（F阻保持不變）,當(dāng)F= F阻時(shí)， a0 ，v達(dá)到最大,保

3、持 vm 勻速,PF v,當(dāng)P= P額時(shí)，保持P額繼續(xù)加速,機(jī)車(chē)以恒定加速度啟動(dòng)的v t 圖,先做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，再做加速度逐漸減小的變加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，最終以速度 做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)。,v1,t1,t2,【思路點(diǎn)撥】汽車(chē)從靜止開(kāi)始的加速運(yùn)動(dòng)可以分為兩個(gè)階段. 第一階段中，汽車(chē)從靜止開(kāi)始，以恒定加速度a作勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).在這一個(gè)階段中，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為恒力，即F=ma+F阻，這里F阻為運(yùn)動(dòng)中受到的大小恒定的阻力.由于發(fā)動(dòng)機(jī)功率P=Fv=(ma+F阻)v,汽車(chē)的速度從零逐漸增大，所以發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是從零逐漸增大到額定功率.,第二階段中，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的功率已經(jīng)達(dá)到最大值，隨著運(yùn)動(dòng)速度不斷增大，牽引力逐漸變

4、小，汽車(chē)的加速度也隨之變小.這一階段中汽車(chē)加速度逐漸減小而速度仍不斷增大.當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力等于阻力時(shí)，汽車(chē)有最大速度.,【解析】設(shè)汽車(chē)勻加速行駛時(shí)，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力為F，則根據(jù)牛頓第二定律F-F阻=ma 得F=ma+F阻=4.01030.5 N+2.0103 N=4.0103 N， 設(shè)汽車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程的末速度為v, 由P=Fv得 根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v=at,有,當(dāng)汽車(chē)加速度為零時(shí)，汽車(chē)有最大速度vmax, 此時(shí)，牽引力F=F阻，則 【點(diǎn)評(píng)】把汽車(chē)在勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的末速度當(dāng)成汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中可能達(dá)到的最大速度是解答本題時(shí)易犯的錯(cuò)誤.,4.一輛小汽車(chē)在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5 s內(nèi)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)

5、動(dòng)，5 s末達(dá)到額定功率，之后保持額定功率運(yùn)動(dòng)，其vt圖象如圖所示.已知汽車(chē)的質(zhì)量為m=2000 kg，汽車(chē)受到地面的阻力為車(chē)重的0.1倍，則（ ） A.汽車(chē)在前5 s內(nèi)的牽引力為4000 N B.汽車(chē)在前5 s內(nèi)的牽引力為6000N C.汽車(chē)的額定功率為60 kW D.汽車(chē)的最大速度為30 m/s,BCD,5.質(zhì)量為m、發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P0的汽車(chē)沿平直公路行駛，當(dāng)它的加速度為a時(shí)，速度為v，測(cè)得發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率為P1，假設(shè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受阻力恒定，則它在平直公路上勻速行駛的最大速度是（ ）,D.,C,6.某汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為P=60000W，汽車(chē)的質(zhì)量為m=5000kg，該車(chē)在水平路面上

6、沿直線(xiàn)行駛時(shí)，阻力是車(chē)重的0.1倍，g取10 m/s2，若汽車(chē)從靜止開(kāi)始且保持以a=0.5 m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，這一過(guò)程能維持多長(zhǎng)時(shí)間？,16 s,7.（2010年金華十校聯(lián)考）2010年4月份青海玉樹(shù)發(fā)生7.1級(jí)大地震，破壞性巨大，山崩地裂，房屋倒塌，道路中斷，給抗災(zāi)搶險(xiǎn)工作帶來(lái)很大難度，大型機(jī)械一旦進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，其作用非常巨大.一起重機(jī)由靜止開(kāi)始勻加速豎直提起質(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，直到以最大速度勻速上升為止，重力加速度為g,空氣阻力不計(jì). （1）試對(duì)重物上升的整個(gè)過(guò)程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)性質(zhì)分析. （2）求鋼繩的最

7、大拉力為多大？ （3）求重物的最大速度為多大？,解析：（1）起重機(jī)達(dá)到最大功率之前，重物做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，拉力F不變，達(dá)到最大功率P之后，由于速度繼續(xù)增大，由P=Fv知，F(xiàn)逐漸減小，加速度減小，重物做加速度越來(lái)越小的加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).最后達(dá)到勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，重物的速度最大. （2）重物做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力F最大，F(xiàn)m=P/v1. （3）重物做勻速上升時(shí)，速度達(dá)到最大值vm，此時(shí)F=mg.故由P=Fv得，vm=P/F=P/mg. 答案：（1）見(jiàn)解析（2）P/v1（3）P/mg,1.列車(chē)在恒定功率的機(jī)車(chē)牽引下，從車(chē)站出發(fā)沿平直軌道行駛10 min，速度達(dá)到108 km/h的最大速度，那么這段時(shí)間內(nèi)列車(chē)

8、行駛的距離（ ） A.等于18 km B.等于9 km C.一定小于9 km D.一定大于9 km，小于18 km,D,解析：選D.如圖所示列車(chē)以恒定功率做變加速運(yùn)動(dòng)，其位移為曲線(xiàn)下方的面積.,若是勻加速運(yùn)動(dòng)則x1=108/21/6 km=9 km，若以vm勻速運(yùn)動(dòng)，則x2=1081/6 km=18 km，所以，以恒定功率行駛的距離x1xx2，即9 kmx18 km，故選D.,3.（2010年浙江寧波聯(lián)考）汽車(chē)在平直的公路上行駛，某一段時(shí)間內(nèi)汽車(chē)的功率隨時(shí)間的變化如圖所示，設(shè)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力不變，則在這一段時(shí)間內(nèi)汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況可能 A.汽車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) B.汽車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) C.

9、汽車(chē)做加速度增加的加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng) D.汽車(chē)做加速度減小的加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),答案：AD,達(dá)標(biāo)練習(xí),1. 一輛汽車(chē)質(zhì)量為1103 kg,最大功率為2104 W,在水平路面上由靜止開(kāi)始做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),最大速度為v2,運(yùn)動(dòng)中汽車(chē)所受阻力恒定.發(fā)動(dòng)機(jī)的最大牽引力為3103 N,其行駛過(guò)程中牽引力F與車(chē)速的倒數(shù) 的關(guān)系如圖4所示.試求:,圖4,(1)根據(jù)圖線(xiàn)ABC判斷汽車(chē)做什么運(yùn)動(dòng)？ (2)v2的大小. (3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)中的最大加速度. (4)當(dāng)汽車(chē)的速度為10 m/s時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為多大？ 解析 (1)圖線(xiàn)AB表示牽引力F不變,阻力Ff不變,汽 車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng),圖線(xiàn)BC的斜率表示汽車(chē)的功率 P不變,汽車(chē)做加速度

10、減小的加速運(yùn)動(dòng),直至達(dá)到最大速度v2,此后汽車(chē)做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng). (2)汽車(chē)速度為v2時(shí),牽引力為F=1103 N,(3)汽車(chē)做勻加速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度最大 (4)與B點(diǎn)對(duì)應(yīng)的速度為 當(dāng)汽車(chē)的速度為10 m/s時(shí)處于圖線(xiàn)BC段,故此時(shí)的 功率為最大功率Pm=2104 W 答案 (1)見(jiàn)解析 (2)20 m/s (3)2 m/s2 (4)2104 W,10.一根質(zhì)量為M的直木棒,懸掛在O點(diǎn),有 一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒,如圖8所 示.剪斷懸掛木棒的細(xì)繩,木棒開(kāi)始下落, 同時(shí)猴子開(kāi)始沿木棒向上爬.設(shè)在一段時(shí) 間內(nèi)木棒沿豎直方向下落,猴子對(duì)地的高度保持 不變,忽略空氣阻力,則下列的四個(gè)圖中能正確 反

11、映在這段時(shí)間內(nèi)猴子做功的功率隨時(shí)間變化 的關(guān)系的是( ),圖8,解析 猴子對(duì)地的高度不變,所以猴子受力平衡. 設(shè)猴子的質(zhì)量為m,木棒對(duì)猴子的摩擦力為F,則有 F=mg.設(shè)木棒重力為Mg,則木棒受合外力為F+Mg =mg+Mg,根據(jù)牛頓第二定律,Mg+mg=Ma,可見(jiàn)a是 恒量,t時(shí)刻木棒速度v=at.猴子做功的功率P=mgv= mgat,P與t為正比例關(guān)系,故B正確. 答案 B,12.如圖9所示,質(zhì)量為M的汽車(chē)通過(guò)質(zhì)量不計(jì)的繩索拖 著質(zhì)量為m的車(chē)廂(可視為質(zhì)點(diǎn))在水平地面上由靜 止開(kāi)始做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).已知汽車(chē)和車(chē)廂與水平地面間 的動(dòng)摩擦因數(shù)均為,汽車(chē)和車(chē)廂之間的繩索與水 平地面間的夾角為,汽車(chē)的額

12、定功率為P,重力加速 度為g,不計(jì)空氣阻力.為使汽車(chē)能盡快地加速到最 大速度又能使汽車(chē)和車(chē)廂始終保持相對(duì)靜止,問(wèn):,圖9,(1)汽車(chē)所能達(dá)到的最大速度為多少? (2)汽車(chē)能達(dá)到的最大加速度為多少? (3)汽車(chē)以最大加速度行駛的時(shí)間為多少? 解析 (1)當(dāng)汽車(chē)達(dá)到最大速度時(shí)汽車(chē)的功率為P, 且牽引力與汽車(chē)和車(chē)廂所受摩擦力大小相等,即F =Ff由于在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車(chē)和車(chē)廂保持相對(duì)靜 止,所以汽車(chē)和車(chē)廂所受的摩擦力為Ff=(m+M)g 又P=Fv 由上述三式可知汽車(chē)的最大速度為:,(2)要保持汽車(chē)和車(chē)廂相對(duì)靜止,就應(yīng)使車(chē)廂在整 個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不脫離地面.考慮臨界情況為車(chē)廂剛 好未脫離地面,此時(shí)車(chē)廂受到的力為車(chē)廂重力和繩 索對(duì)車(chē)廂的拉力FT,設(shè)此時(shí)車(chē)廂的最大加速度為a, 則有: 水平方向FTcos =ma 豎直方向FTsin =mg 由上兩式得:a=gcot (3)因?yàn)槠?chē)作勻加速運(yùn)動(dòng),所以 F-Ff=(M+m)a Ff=(m+M)g(用隔離法同樣可得) 即F=(+cot )(M+m)g,因?yàn)槠?chē)達(dá)到勻加速最大速度時(shí)汽車(chē)的功率恰好 達(dá)到額定功率,根