考点23 机车启动问题-备战2024年高考物理一轮复习考点帮（全国通用）

考点23 机车启动问题 （核心考点精讲精练） 1. 5年真题考点分布 机车启动问题 2023·山东卷·T8 2023湖北卷·T4 2022·广东卷·T9 2021·湖南卷·T3 2020·天津卷·T8 2. 命题规律及备考策略 【命题规律】近几年高考主要考查：两种机车启动方式 【备考策略】 会分析、解决机车启动的两类问题． 【命题预测】 动能定理在机车启动问题的应用要特别注意。 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． 考向1 以恒定功率启动 1、机车以恒定的功率P启动后，若运动过程中所受的阻力不变，由于牵引力F＝P／v，根据牛顿第二定律： F－f＝ma 即 P／v－f＝ma 所以： 当速度v增大时，加速度a减小。 当加速度a＝0时，机车的速度达到最大，此时有：。 以后，机车以vm做匀速直线运动。 2、这一过程，F、v、a的变化也可表示为： 3、用v－t图，这一过程可表示为下图：最大速度之前是一段曲线。 4、以恒定功率启动的特点： （1）汽车在启动过程中先做加速度不断减小的加速运动，同时牵引力变小，当牵引力等于阻力时，开始以最大速度匀速运动。 （2）汽车在启动过程中的功率始终等于汽车的额定功率。 （3）汽车的牵引力和阻力始终满足牛顿第二定律F－f＝ma。 （4）汽车的牵引力和瞬时速度始终满足P-P额=Fv。 （5）在启动过程结束时，因为牵引力和阻力平衡，此时有 P额=Fvm=fvm 。 （6）从能的角度看，启动过程中牵引力所做的功一方面用以克服阻力做功，另一方面增加汽车的动能。 （2023·湖北·统考高考真题）两节动车的额定功率分别为和，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为和。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（    ） A． B． C． D． (针对所讲知识点进行即时练习，以达到加深理解、巩固所学的目的，1-3题即可。) 考向2 以恒定加速度启动 1、机车以恒定的加速度a启动时，牵引力F、阻力f均不变，此时有：F－f ＝ma。 机车匀加速运动的瞬时功率：。 匀加速阶段的最长时间； 匀加速运动的末速度为。当机车达到这一速度时，其瞬时功率等于它的额定功率。 然后机车又做变加速运动。此时加速度a和第一种启动过程一样变化；这时的最大速度还是。 而变加速阶段的位移应该用动能定理来计算：。 2、匀加速启动过程的各个量（P、F、a、v）的变化情况如下： 3、用v－t图，这一过程可表示为下图： 起初匀加速运动是一段倾斜的直线，紧接着是一段曲线，最后是平行于时间轴的直线。 4、以恒定牵引力启动的特点： （1）汽车的起动过程经历两个阶段：匀加速直线运动；变加速直线运动，最终做匀速直线运动。 （2）汽车在匀加速运动阶段，汽车的瞬时速度，（v0＝0）。汽车做匀加速运动所能维持的时间。 （3）汽车做匀加速运动阶段，其瞬时功率。 （4）汽车在匀加速运动阶段结束时，瞬时功率等于额定功率，且。 （5）汽车在变加速运动阶段功率恒为额定功率，进入匀速直线运动时牵引力和阻力平衡，有。 （6）从能的角度看：匀加速直线运动阶段= (分别表示匀加速运动阶段牵引力所做的功、位移)，变加速直线运动阶段牵引力所做的功 (表示变加速直线运动阶段所经历的时间)， 。（为变加速直线运动阶段的位移） （2023·山东·统考高考真题）质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为（   ） A． B． C． D． (针对所讲知识点进行即时练习，以达到加深理解、巩固所学的目的，1