2023届高考物理一轮复习学案：第六章第二讲机车启动问题

2022-2023学年第一学期高三物理导学案 主备人： 贾劭飞 审核：高三物理组 使用时间： 班级： 姓名： 编号：BX2047 第六章第二讲 机车启动问题 【知识落实】 1.两种启动方式 两种方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 P－t图像 和v－t 图像 OA 段 过程 分析 v↑⇒F＝↓⇒a＝↓ a＝不变⇒F不变P＝Fv↑直到P＝P额＝Fv1 运动 性质 加速度减小的加速直线运动 匀加速直线运动，持续时间t0＝ AB 段 过程 分析 F＝F阻⇒a＝0⇒vm＝ v↑⇒F＝↓⇒a＝↓ 运动 性质 以vm做匀速直线运动 加速度减小的加速直线运动 BC段 F＝F阻⇒a＝0⇒以vm＝做匀速直线运动 2.三个重要关系式 (1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝. (2)机车以恒定加速度启动的过程中，匀加速过程结束时，功率最大，但速度不是最大，v＝<vm＝. (3)机车以恒定功率启动时，牵引力做的功W＝Pt.由动能定理得：Pt－F阻x＝ΔEk.此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小和时间． 【典型例题】 1. 学生用书109页例9汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P.快进入闹区时，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶．下面四个图像中，哪个图像正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系(　　) 答案　C 解析　功率减小一半时，由于惯性汽车速度来不及变化，根据功率和速度关系公式P＝Fv，此时牵引力减小一半，小于阻力，汽车做减速运动，由公式P＝Fv可知，功率一定时，速度减小后，牵引力增大，则汽车所受合力减小，加速度减小，故汽车做加速度越来越小的减速运动，当牵引力增大到等于阻力时，汽车做匀速运动，C正确． 【同步练习】 2. 学生用书110页例10广泛使用氢燃料作为交通能源是氢经济的一个关键因素．使用氢为能源的最大好处是它跟空气中的氧反应，仅产生水蒸气排出，有效减少了传统汽油车造成的空气污染问题．一种氢气燃料的汽车，质量为m ＝5.0×103 kg，发动机的额定功率为60 kW，在平直公路上行驶时所受阻力恒为车重的0.1倍．若汽车保持额定功率从静止启动(g取10 m/s2)，求： (1)汽车所能达到的最大速度大小； (2)当汽车的速度为6 m/s时的加速度大小． 答案　(1)12 m/s　(2)1 m/s2 解析　(1)汽车在整个运动过程中速度达到最大时，牵引力与阻力大小相等，即F＝Ff＝0.1mg＝5.0×103 N 又P＝Fv 所以最大速度v＝ m/s ＝12 m/s (2)当汽车速度v′＝6 m/s时，汽车的牵引力 F′＝＝1×104 N 设此时汽车的加速度为a，根据牛顿第二定律， 有F′－Ff＝ma 得a＝＝1 m/s2. 3. 学生用书110页例11质量为1.0×103 kg的汽车，沿倾角为30°的斜坡由静止开始向上运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2 000 N，汽车发动机的额定输出功率为5.6×104 W，开始时以a＝1 m/s2的加速度做匀加速运动(g取10 m/s2)．求： (1)汽车做匀加速运动的时间； (2)汽车所能达到的最大速率； (3)若斜坡长143.5 m，且认为汽车到达坡顶之前已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多长时间． 答案　(1)7 s　(2)8 m/s　(3)22 s 解析　(1)由牛顿第二定律得 F－mgsin 30°－Ff＝ma 设匀加速过程的末速度为v，则有P＝Fv v＝at1 解得t1＝7 s. (2)当达到最大速度vm时，加速度为零， 则有P＝(mgsin 30°＋Ff)vm 解得vm＝8 m/s. (3)汽车匀加速运动的位移x1＝at12，在后一阶段对汽车由动能定理得 Pt2－(mgsin 30°＋Ff)x2＝mvm2－mv2 又有x＝x1＋x2 解得t2≈15 s 故汽车运动的总时间为t＝t1＋t2＝22 s. 【当堂小结】 无所畏惧，坚持到底，绝不放弃 不与别人相比，但求超越自己 ( 第 3 页 共 4 页 ) 学科网（北京）股份有限公司 $ 2022-2023学年第一学期高三物理导学案 主备人： 贾劭飞 审核：高三物理组 使用时间： 班级