专题机车启动的两种方式-2021-2022学年高一物理精梳细讲 讲义（人教版2019必修第二册）

专题 机车启动的两种方式 【基础知识梳理】 一、以恒定功率启动 一汽车在水平路面上以恒定功率P从静止开始加速运动，运动过程中受到的阻力大小为Ff： 1．机车功率指的是合力做功的功率(总功率)还是牵引力做功的功率？ 答案　机车功率指的是发动机的功率，即牵引力做功的功率． 2．汽车在启动过程中速度v、加速度a怎么变化？汽车的最大速度是多大？ 答案　 3．试在图1中定性画出此过程中的v－t图像． 图1 答案　如图所示： 二、以恒定的加速度(牵引力)启动 若一汽车在水平路面上以恒定加速度开始启动，额定功率为P额，运动过程中受到的阻力大小为Ff. (1)汽车匀加速运动过程中，牵引力如何变化？汽车的实际功率如何变化？ (2)当汽车的实际功率达到额定功率P额时，汽车的速度是多大？此时汽车的速度是否为最大速度？之后功率将如何变化？ (3)分析整个运动过程并画出汽车运动的v－t图像． (4)画出整个过程中汽车运动的P－t图像． (5)求出整个过程中汽车的最大速度． 答案　(1)由F－Ff＝ma知a不变，F也不变，由P＝Fv知，此过程汽车的实际功率P增大． (2)刚达到额定功率时，F－Ff＝ma P额＝Fv1，得v1＝ 此后汽车功率不变，速度继续增大，此时速度不是最大速度． (3)如图所示： 汽车先做匀加速直线运动，当功率达到额定功率后做加速度减小的加速运动，最终做匀速直线运动． (4)如图所示： (5) 【例题讲解】一、单选题 1．在平直公路上某质量为m的汽车以恒定牵引力从静止开始运动，其v-t图像如图所示，其中0~t1段为直线，t1~t2段为曲线，t2段之后又为直线，t1时刻汽车达到额定功率。若汽车所受阻力f恒定，图中t1、t2、v0、vm已知，则下列说法中正确的是（　　） A．0~t1时间内，汽车的功率不变 B．t1~t2时间内，汽车的功率变大 C．t1~t2时间内，汽车的功率等于f v0 D．t2时刻后，汽车的功率等于 2．2020年年底，世界最长的跨海峡公铁两用大桥——平潭海峡公铁两用大桥全面通车。由福州开往平潭的D55905次试运行动车从福州站由静止沿平直的路线启动过程的加速度a与位移x的关系图像如图所示，则（　　） A．动车位移为x1时的速度大小为a0x1 B．动车位移为x2时的速度大小为 C．动车在0~x1过程中所经历的时间为2 D．动车在x1~x2过程中所经历的时间为 3．如图所示为武广铁路上某机车在性能测试过程中的v-t图象，测试时机车先以恒定的牵引力启动发动机使机车在水平铁轨上由静止开始运动，t1时刻机车关闭发动机，到t2时刻机车完全停下。图象中θ>α，设整个测试过程中牵引力大小为F，摩擦力大小为f，0~t1时间内F做功的平均功率和全过程克服摩擦力f做功的平均功率分别为P1、P2，则下列判断正确的是（　　） A．P1<2P2，F<2f B．P1=2P2，F>2f C．P1>2P2，F>2f D．P1>2P2，F=2f 4．全球最大水平臂上回转自升塔式起重机的开发和应用，意味着中国桥梁及铁路施工装备进一步迈向世界前列。该起重机某次从t=0时刻由静止开始提升质量为m的物体，其所受合外力随时间变化的图像如图所示，内起重机的功率为额定功率，不计物体受到的空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．物体匀加速阶段的加速度为 B．和时间内牵引力做的功之比为 C．时刻物体正在减速上升 D．阶段牵引力所做的功为 二、多选题 5．一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v-t图像如图所示，已知汽车的质量m=2×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，（g=10m/s2）则（       ） A．汽车在前5s内的牵引力为6×103N B．汽车的额定功率为120kW C．汽车的最大速度为vm=30m/s D．当汽车速度为20m/s时，汽车加速度大小为2m/s2 6．汽车沿平直的公路以恒定功率P从静止开始启动，如图所示为牵引力F与速度v的关系，加速过程在图中的N点结束，所用的时间t=8s，经历的路程s=50m，8s后汽车做匀速运动。若汽车所受阻力始终不变，则（　　） A．汽车匀速运动时的牵引力大小为2×104N B．汽车所受阻力的大小为4×104N C．汽车恒定功率为8×104W D．汽车的质量为8.75×103kg 7．某质量的“双引挚”小汽车，行驶速度时靠电动机输出动力；行驶速度在范围内时靠汽油机输出动力，同时内部电池充电；当行驶速度时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保，该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力F随运动时间t的图线如图所示，所受阻力恒为1250N。已知汽车在t0时刻第一次