易错点11 变功率及机车启动模型-2024年高一物理必修二复习易错微专题讲练

易错点11 变功率及机车启动模型 一、平均功率的计算方法 (1)利用＝。 (2)利用＝F·cosθ，其中为物体运动的平均速度，F为恒力。 二、瞬时功率的计算方法 利用公式P＝F·vcosθ，其中v为该时刻的瞬时速度。 三、求力做功的功率时应注意的问题 (1)明确所求功率是平均功率还是瞬时功率。求平均功率首选＝，其次是用＝F·cosα，应容易求得，如求匀变速直线运动中某力的平均功率。 (2)求瞬时功率用P＝Fvcosα，要注意F与v方向间的夹角α对结果的影响，功率是力与力的方向上速度的乘积。 四、两种启动方式的比较 两种方式 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 P­t图和 v ­t图 OA 段 分析过程 v↑⇒F＝↓ ⇒a＝↓ a＝不变⇒ F不变v↑⇒P＝Fv↑直到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，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匀速直线运动 加速度减小的加速直线运动 BC段 无 F＝F阻⇒a＝0⇒ 以vm＝匀速直线运动 五、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直线运动时的速度，即vm＝＝(式中Fmin为最小牵引力，其值等于阻力F阻)。 (2)机车以恒定加速度启动的运动过程中，匀加速过程结束时，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：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。 题型一：功率计算问题 [例题1] （多选）（2024•吉林一模）如图甲所示，“水上飞人”是一种水上娱乐运动。喷水装置向下持续喷水，总质量为M的人与喷水装置，受到向上的反冲作用力腾空而起，在空中做各种运动。一段时间内，人与喷水装置在竖直方向运动的v﹣t图像如图乙所示，水的反冲作用力的功率恒定，规定向上的方向为正，忽略水管对喷水装置的拉力以及空气的阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是（　　） A．t1～t2时间内，水的反冲作用力越来越大 B．水的反冲作用力的功率为Mgv2 C．t1时刻，v﹣t图像切线的斜率为 D．t1﹣t2时间内人与喷水装置在竖直方向的运动高度为 [例题2] （多选）（2023秋•仓山区校级期末）静止在水平地面的物块，受到水平方向的拉力F作用，此拉力方向不变，其大小F与时间t的关系如图所示。设物块与地面间的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则（　　） A．0～t1时间内F的功率逐渐增大 B．t2时刻物块的加速度最大 C．t2时刻后物块做反向运动 D．t3时刻物块的动能最大 [例题3] （2023秋•宁河区期末）如图所示，起重机以额定功率将地面上质量为800kg的重物由静止沿竖直方向吊起，4秒后，重物开始以1m/s的速度向上做匀速直线运动，忽略空气阻力，重力加速度取g＝10m/s2，以下说法正确的是（　　） A．0～4秒内重物所受起重机牵引力逐渐变大 B．0～4秒内重物的加速度大小恒为0.25m/s2 C．0～4秒内重物克服重力做功1.6×104J D．起重机的额定功率为8kW 题型二：恒定功率启动 [例题4] （2023•和平区学业考试）质量为m的汽车在平直公路上以额定功率启动，当它速度为v时，加速度为a，若汽车所受阻力为速度大小的k倍，则以下分析正确的是（　　） A．汽车发动机的额定功率为mav B．汽车发动机的额定功率为kv2 C．汽车行驶的最大速度为 D．当汽车加速度减小到时，速度增加到2v 题型三：恒定加速度启动 [例题5] （2023春•宝安区校级期中）质量为m的汽车在水平路面上匀加速启动，速度—时间图像如图所示，Oa段为过原点的倾斜直线，ab段为曲线，且汽车保持额定功率，bc段是与ab段相切的水平直线，下述判断正确的是（　　） A．0～t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定 B．t1～t2时间内汽车牵引力不断减小但功率恒定 C．t2时刻汽车发动机功率首次达到最大值并保持 D．汽车以最大速度行驶时，牵引力有可能大于阻力 [例题6] （2023秋•镇海区校级期末）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，已知汽车的质量为m＝2×103kg，汽车受到的阻力为车重的0.1倍，g取10m/s2，则（　　） A．汽车在前5 s内的位移为50m B．汽车在达到最大速度的过程中牵引力做的功为1.5×105J C．汽车的额定功率为60kW D．汽车的最大速度为15m/s 1. （2023秋•石家庄期末）张三参加车模大赛，操纵小火车在平直