第8章 综合•融通(1) 机车的两种启动方式（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，江苏北京专用）

综合·融通(一)　机车的两种启动方式 (融会课—主题串知综合应用) 目 录 01 02 主题(一)　恒定功率启动 主题(二)　恒定加速度启动 机车启动问题是力学中的典型问题，也是“从生活走向物理，从物理走向社会”的一个重要案例，在以往的高考试题中也曾多次出现。该类问题中，机车的加速度a、牵引力F、功率P、速度v四个物理量相互联系，相互制约，是学生分析物理过程的难点所在。要解决好这类问题，首先要分清机车的两种启动方式，并结合各自的特点进行分析。 1．运动过程分析 主题(一)　恒定功率启动 2．启动过程中的v-t图像与P-t图像 0～t1时间内为加速度逐渐减小的变加速直线运动，t1时刻后为匀速直线运动。 [答案]　B 1．水平路面上的汽车以恒定功率P做加速运动，所受阻力恒定，经过时间t，汽车的速度刚好达到最大，在t时间内(　 ) A．汽车做匀加速运动 B．汽车的加速度越来越大 C．汽车的加速度越来越小 D．汽车克服阻力做的功等于Pt [针对训练] 答案：C　 答案：B　 解析：由题意知，动车以额定功率在平直轨道上行驶，则满足P＝Fv，F－F1＝ma，因为功率保持不变，所以随着速度最大，牵引力F逐渐减小，则加速度逐渐减小，即动车做加速度减小的加速运动，当加速度等于零时，F＝F1，速度达到最大vm，之后做匀速直线运动，此时满足P＝F1vm，故选B。 1．运动过程分析 主题(二)　恒定加速度启动 2．启动过程中的v-t图像与P-t图像 0～t1时间内为匀加速直线运动，t1～t2时间内为加速度逐渐减小的变加速直线运动，t2时刻后为匀速直线运动。 3．特点 (1)当实际功率小于额定功率时做匀加速直线运动。 (2)达到额定功率后做加速度减小的变加速运动，当加速度为0时达到最大速度。 [典例]　额定功率为80 kW的汽车，在平直公路上行驶的最大速度是20 m/s，汽车的质量是2 t，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小是2 m/s2，运动过程中阻力不变，求： (1)汽车受到的阻力多大； (2)3 s末汽车的瞬时功率多大； (3)汽车维持匀加速运动的时间是多少。 [答案]　(1)4×103 N　(2)48 kW　(3)5 s [针对训练] 答案：A　 2．(2023·高邮高一检测)小明骑电动平衡车从静止开始以a＝1 m/s2的恒定加速度在水平直路上启动，经过t＝30 s速度达到最大vm＝10 m/s。已知小明和电动平衡车的总质量m＝80 kg，所受阻力Ff＝80 N恒定不变。下列判断正确的是(　 ) A．平衡车在30 s内一直做匀加速运动 B．平衡车的额定输出功率为800 W C．平衡车在10 s末的功率为600 W D．平衡车匀加速运动持续了10 s 答案：B　 解析：平衡车在30 s内先做匀加速运动，当达到额定功率时做加速度减小的加速运动，当加速度为零时速度最大，选项A错误； 平衡车的额定输出功率为P＝Ffvm＝80×10 W＝800 W，选项B正确； (3)整个运动过程中的最大加速度大小； (4)匀加速运动过程的最大速度是多大？匀加速运动过程用时多长？当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率为多大？ 答案：(1)见解析　(2)20 m/s　(3)2 m/s2 (4)6.67 m/s　3.33 s　2×104 W 谢 谢 观 看 3．特点 (1)当机车的牵引力与所受阻力的大小相等时，即F＝Ff，a＝0时，机车达到最大速度，此时vmax＝＝。 (2)在加速过程中，加速度是逐渐减小的，如果知道某时刻的速度，就可求得此时刻的加速度，加速度a＝＝－。 [典例]　(2023·江苏南京高一检测)质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时，汽车的瞬时加速度的大小为(　 ) A．　　　　　　　 B． C． D． [解析]　发动机功率恒为P，汽车速度达到最大值v时，有P＝Fv，F＝F阻；当汽车的车速为时，有P＝F′·，根据牛顿第二定律有F′－F阻＝ma，解得a＝。故选B。 解析：水平路面上的汽车以恒定功率P做加速运动，根据P＝Fv可知，随速度增大，牵引力减小，根据牛顿第二定律得a＝，汽车的加速度越来越小，A、B错误，C正确； 牵引力做功W＝Pt，由于汽车做加速运动，克服阻力做的功小于牵引力做的功，即小于Pt，D错误。 2. (2023·南通高一检测)复兴号动车已实现速度350 km/h自动驾驶功能，是我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。如图所示，一列动车初速度为v0，以额定功率在平直轨道上行驶，经过一段时间达到最大速度vm，若行驶过程中受到的阻力F1不变，该动车的额定功率P为(　 ) A．F1v0 B．F1vm C．F1(vm－v0)