第2讲 机车的两种启动方式 讲义 -2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第2讲 汽车的两种启动方式 一、恒定功率启动 1、P-t图和v-t图 2、图像分析 OA段：加速度减小的加速直线运动 v ↑ → F=↓→↓ AB段：以匀速直线运动 二、恒定加速度启动 1、P-t图和v-t图 2、图像分析 OA段：匀加速直线运动，维持时间 →F(不变)直到 AB段：加速度减小的加速运动 BC段：匀速运动 题型1 恒定功率启动 【例题1】 一电动玩具汽车启动时，以额定功率沿直线加速并达到最大速度，其加速度a与速度倒数的关系图像如图所示。已知电动玩具汽车受到的阻力大小恒为100N，取重力加速度大小g=10m/s2。则电动玩具汽车的额定功率和最大速度分别为（       ） A．200W   2m/s B．100W   4m/s C．100W   2m/s D．200W   4m/s 【例题2】 质量为的汽车，起动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为，且行驶过程中受到的阻力一定，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． 【例题3】 电动汽车具有节能环保、低噪声、提速快等优点，随着电池续航能力不断提升，其越来越受到消费者的青睐。质量为m的电动车由于摩擦及空气流动等原因产生的总阻力随车速满足f=kv2，其中k为已知常数。求： （1）当车以最大速度匀速行驶时，电动车所受的牵引力F牵与车速v应满足的关系； （2）若该电动汽车的最大输出功率为Pm，此功率下最大行驶速度为vm，求其速度为时的加速度（仅用Pm、vm、m表达）； （3）若电动汽车以最大输出功率Pm启动，经过时间t0后电动汽车的速度大小为v0，求该过程中电动汽车克服总阻力所做的功Wf。 题型2 恒定加速度启动 【例题4】 如图甲所示，某高架桥的引桥可视为一个倾角θ=30°、长l=500m的斜面。一辆质量m=2000kg的电动汽车从引桥底端由静止开始加速，其加速度a随速度可变化的关系图像如图乙所示，电动汽车的速度达到1m/s后，牵引力的功率保持恒定。已知行驶过程中电动汽车受到的阻力Ff（摩擦和空气阻力）不变，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是（　　） A．电动汽车所受阻力Ff =2000N B．电动汽车的速度达到1m/s后，牵引力的功率P0=14kW C．第1s内电动汽车牵引力的功率P与时间t满足P=12000t D．第1s内牵引力与阻力对电动汽车做的总功为6000J 【例题5】 如图所示汽车启动过程中加速度不变，达到额定功率后保持功率不变，若汽车质量为1000kg，汽车的发动机的额定功率为80kW，它在平直公路上行驶的最大速度可达20m/s。现在汽车在该公路上由静止开始以4m/s2的加速度做匀加速直线运动，若汽车运动过程中所受的阻力是恒定的，求： （1）试分析汽车启动过程中的运动情况。 （2）汽车所受阻力多大； （3）这个匀加速过程可以维持多长时间； （4）开始运动后第2s末，汽车瞬时速度是多大； （5）开始运动第5s末，汽车瞬时功率多大？ 【例题6】 某实验兴趣小组对新能源车的加速性能进行探究。他们根据自制的电动模型车模拟汽车启动状态，并且通过传感器，绘制了模型车从开始运动到刚获得最大速度过程中速度的倒数和牵引力F之间的关系图像(- F)，如图所示。已知模型车的质量m=1kg，行驶过程中受到的阻力恒定，整个过程时间持续5s，获得最大速度为4m/s，则下列说法正确的是（       ） A．模型车受到的阻力大小为1N B．模型车匀加速运动的时间为2s C．模型车牵引力的最大功率为6W D．模型车运动的总位移为14m 【例题7】 一辆质量为m=1.2×103kg的参赛用小汽车在平直的公路上从静止开始运动，牵引力F随时间变化关系图线如图所示，8s时汽车功率达到最大值，此后保持此功率继续行驶，24s后可视为匀速。小汽车的最大功率恒定，受到的阻力大小恒定，则（　　） A．小汽车受到的阻力大小为7×103N B．小汽车匀加速运动阶段的加速度大小为4m/s2 C．小汽车的最大功率为4×105W D．小汽车24s后速度40m/s 【例题8】 2023年11月10日，我国首条超高速低真空管道磁浮交通系统——高速飞车大同（阳高）试验线工程完工，其特点是全封闭真空管道和磁悬浮运输。如图所示，高速飞车的质量为m，额定功率为P，高速飞车在平直轨道上从静止开始运动，先以加速度a做匀加速直线运动，加速过程中达到额定功率P。后又经过一段时间达到该功率下的最大速度，若高速飞车行驶过程中所受到的阻力为且保持不变，则下列说法正确的是（　　） A．高速飞车匀加速直线运动过程中达到的最大速度为 B．高速飞车匀加速直线运动