8.5 机车功率问题 【帮课堂】2023-2024学年高一物理 同步学与练（ 人教版2019必修第二册）

8.5 机车功率问题 ( 学习目标 ) 课程标准 学习目标 理解功和功率。了解生产生活中常见机械的功率大小及其意义。 1、熟悉恒定功率启动问题。 2、熟悉恒定加速度启动问题。 ( 0 2 预习导学 ) （1） 课前研读课本，梳理基础知识： 一、机车两种启动方式 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额＝Fv1 运动性质 加速度减小的加速运动 匀加速直线运动，维持时间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 加速度减小的加速运动 BC段 无 F＝F阻⇒a＝0⇒ 以vm＝做匀速运动 二、三个重要关系 (1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都为vm＝。 (2)机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束后功率最大，速度不是最大，即v＝<vm＝。 (3)机车以恒定功率运行时，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、速度或时间。 （二）即时练习： 【小试牛刀1】假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的(　　) A．4倍　　　　　　　　 B．2倍 C． 倍 D． 倍 【小试牛刀2】(多选)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v－t图像如图所示。已知汽车的质量为m＝1×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，取g＝10 m/s2，则以下说法正确的是(　　) A.汽车在前5 s内的牵引力为5×103 N B.汽车速度为25 m/s时的加速度为2 m/s2 C.汽车的额定功率为100 kW D.汽车的最大速度为80 m/s 【小试牛刀3】在汽车性能测试中，一汽车以恒定加速度启动后，最终以额定功率在平直公路上行驶。汽车所受牵引力与速度倒数的关系如图所示，已知汽车的质量为，汽车运动过程中所受阻力恒定，下列说法正确的是( ) A.汽车匀加速过程中能达到的最大速度为30m/s B.汽车做匀加速直线运动的时间为4s C.汽车做匀加速直线运动的加速度为 D.汽车的额定功率为 ( 0 3 题型精讲 ) 【题型一】恒定功率启动 【典型例题1】如图甲所示，在粗糙的水平路段AB上有一质量为4×103 kg的越野车，正以 5 m/s的速度向右匀速运动，越野车前方的水平路段BC较平坦，越野车用12 s通过整个ABC路段的v-t图像如图乙所示，在t＝12 s处水平虚线与曲线相切，运动过程中越野车发动机的输出功率保持80 kW不变。假设越野车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自恒定，求： (1)越野车在AB路段上运动时所受的阻力大小； (2)BC路段的长度。 【典型例题2】[多选]质量为400 kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数的关系如图所示，则赛车(　　) A．速度随时间均匀增大 B．加速度随时间均匀增大 C．输出功率为160 kW D．所受阻力大小为1 600 N 【对点训练1】[多选]汽车以恒定功率P、初速度v0冲上倾角一定的斜坡时，汽车受到的阻力恒定不变，则汽车上坡过程的v ­t图像可能是选项图中的(　　) 【对点训练2】一辆玩具赛车在水平直线跑道上由静止开始以10 kW的恒定功率加速前进，赛车瞬时速度的倒数和瞬时加速度a的关系如图所示，已知赛车在跑道上所受到的阻力恒定，赛车到达终点前已达到最大速度．下列说法中正确的是(　　) A．赛车做加速度逐渐增大的加速直线运动 B．赛车的质量为20 kg C．赛车所受阻力大小为500 N D．赛车速度大小为5 m/s时，加速度大小为50 m/s2 【题型二】恒定加速度启动 【典型例题3】(多选)某中学生对刚买来的一辆小型遥控车的性能进行研究。他让这辆小车在水平的地面上由静止开始沿直线轨道运动，并将小车运动的全过程通过传感器记录下来，通过数据处理得到如图所示的v－t图像。已知小车在0～2 s内做匀加速直线运动，2～11 s内小车牵引力的功率保持不变，9～11 s内小车做匀速直线运动，在11 s末小车失去动力而开始自由滑行。已知小车质量m＝1 kg，整个过程中小车受到的阻力大小不变，下列说法正确的是(　　) A.小车受到的阻力大小为8 N B.在2～11 s内小车牵引力的功率P是16 W C.小车在2 s末的速度大小vx为6 m/s D.小车在0～15 s内通过的距离是80 m 【典型例题4】[多选]如图所示为某