高考物理必備—高考40個(gè)難點(diǎn)突破難點(diǎn)6 機(jī)車起動(dòng)問題分析

1、難點(diǎn)6 機(jī)車起動(dòng)問題分析理綜測試注重以現(xiàn)實(shí)問題立意，突出能力考查.因而以機(jī)車起動(dòng)為情景的高考命題屢次出現(xiàn)于近幾年高考試卷中，該類問題中對于a、F、p、v四個(gè)物理量間相互聯(lián)系、相互制約關(guān)系的分析是考生的難點(diǎn)所在.難點(diǎn)展臺1.（）汽車以恒定功率P由靜止出發(fā)，沿平直路面行駛，最大速度為v，則下列判斷正確的是A.汽車先做勻加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)B.汽車先做加速度越來越大的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)C.汽車先做加速度越來越小的加速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)D.汽車先做加速運(yùn)動(dòng)，再做減速運(yùn)動(dòng)，最后做勻速運(yùn)動(dòng)2.（）汽車在水平公路上行駛，車受的阻力為車重的0.01倍，當(dāng)速度為4 m/s時(shí)，加速度為0.4 m/s2

2、.若保持此時(shí)的功率不變繼續(xù)行駛，汽車能達(dá)到的最大速度是_m/s. （g取10 m/s2）案例探究例1（）汽車發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為60 kW，汽車質(zhì)量為5.0103 kg，汽車在水平路面行駛時(shí)，受到的阻力大小是車重的0.1倍，試求：（1）汽車保持額定功率從靜止出發(fā)后能達(dá)到的最大速度是多少？（2）若汽車從靜止開始，以0.5 m/s2的加速度勻加速運(yùn)動(dòng)，則這一加速度能維持多長時(shí)間？命題意圖：考查對汽車起動(dòng)的兩類問題及過程的分析能力.B級要求.錯(cuò)解分析：（1）對v、F、a、p間相互制約關(guān)系分析不透，挖掘不到臨界條件和臨界狀態(tài)，（2）在第（2）問中認(rèn)為功率剛達(dá)到最大（即額定功率）時(shí)，速度亦達(dá)到了最大.解題方

3、法與技巧：（1）汽車以恒定功率起動(dòng)時(shí)，它的牽引力F將隨速度v的變化而變化，其加速度a也隨之變化，具體變化過程可采用如下示意圖表示：由此可得汽車速度達(dá)到最大時(shí)，a=0，=12 m/s（2）要維持汽車加速度不變，就要維持其牽引力不變，汽車功率將隨v增大而增大，當(dāng)P達(dá)到額定功率P額后，不能再增加，即汽車就不可能再保持勻加速運(yùn)動(dòng)了.具體變化過程可用如下示意圖表示：所以，汽車達(dá)到最大速度之前已經(jīng)歷了兩個(gè)過程：勻加速和變加速，勻加速過程能維持到汽車功率增加到P額的時(shí)刻，設(shè)勻加速能達(dá)到最大速度為v，則此時(shí)例2（）電動(dòng)機(jī)通過一繩子吊起質(zhì)量為8 kg的物體，繩的拉力不能超過120 N，電動(dòng)機(jī)的功率不能超過120

4、0 W，要將此物體由靜止起用最快的方式吊高90 m（已知此物體在被吊高接近90 m時(shí)，已開始以最大速度勻速上升）所需時(shí)間為多少？命題意圖：考查對機(jī)械啟動(dòng)兩類問題的理解及遷移應(yīng)用的創(chuàng)新能力.B級要求.錯(cuò)解分析：對第二過程分析不透，加之思維定勢，無法巧妙地借助動(dòng)能定理求t2.解題方法與技巧：此題可以用機(jī)車起動(dòng)類問題的思路，即將物體吊高分為兩個(gè)過程處理：第一過程是以繩所能承受的最大拉力拉物體，使物體勻加速上升，第一個(gè)過程結(jié)束時(shí)，電動(dòng)機(jī)剛達(dá)到最大功率.第二個(gè)過程是電動(dòng)機(jī)一直以最大功率拉物體，拉力逐漸減小，當(dāng)拉力等于重力時(shí)，物體開始勻速上升.在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中加速度為a= m/s2=5 m/s2末速度v

5、t=10 m/s 上升的時(shí)間t1=s=2 s上升高度為h=5 m在功率恒定的過程中，最后勻速運(yùn)動(dòng)的速率為vm=15 m/s外力對物體做的總功W=Pmt2-mgh2,動(dòng)能變化量為Ek=mv2m-mvt2由動(dòng)能定理得Pmt2-mgh2=mvm2-mvt2代入數(shù)據(jù)后解得t2=5.75 s，所以t=t1+t2=7.75 s所需時(shí)間至少為7.75 s.錦囊妙計(jì)高考資源網(wǎng)，機(jī)車起動(dòng)分兩類：（1）以恒定功率起動(dòng)；（2）以恒定牽引力起動(dòng).其解題關(guān)鍵在于逐步分析v、a、F、p間關(guān)系，并把握由起動(dòng)到勻速的臨界條件F=f，即汽車達(dá)到最大速度的條件.該類問題的思維流程為：（1）以恒定功率起動(dòng)的

6、運(yùn)動(dòng)過程是：變加速（a）（a=0）勻速，在此過程中，F(xiàn)牽、v、a的變化情況：所以汽車達(dá)到最大速度時(shí)a=0，F(xiàn)=f,P=Fvm=fvm.（2）以恒定牽引力勻加速起動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程是：勻加速當(dāng)功率增大到額定功率Pm后，變加速（a） （a=0）勻速.各個(gè)量（牽引功率、牽引力、加速度、速度）的變化情況如下：殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練1.（）飛機(jī)在飛行時(shí)受到的空氣阻力與速率的平方成正比，若飛機(jī)以速率v勻速飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P，則當(dāng)飛機(jī)以速率n v勻速飛行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為A.np B.2np C.n2p D.n3p2.（）質(zhì)量為5.00105 kg的機(jī)車，以恒定的加速度從靜止出發(fā)，經(jīng)5 min行駛2.25 km，速度

7、達(dá)到最大值54 km/h,則機(jī)車的功率為_W.3.（）（2002年上海春考）鐵路提速，要解決許多技術(shù)問題.通常，列車阻力與速度平方成正比，即f=kv2.列車要跑得快，必須用大功率機(jī)車來牽引.試計(jì)算列車分別以 120 km/h和40 km/h的速度勻速行駛時(shí)，機(jī)車功率大小的比值.（提示：物理中重要公式有F=ma,W=Fs,P=Fv,s=v0t+at2）4.（）額定功率為80 kW的汽車，在平直的公路上行駛的最大速度為20 m/s.已知汽車的質(zhì)量為2103 kg，若汽車從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度的大小為2 m/s2.假定汽車在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中阻力不變.求：（1）汽車受到的阻力Ff；（2）汽車

8、在3 s末的瞬時(shí)功率；5.（）質(zhì)量為m=4103 kg的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P0=40103 W，汽車從靜止開始，以a=0.5 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，所受阻力恒為Ff=2103 N，求：（1）汽車勻加速運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間t；（2）汽車可達(dá)的最大速度vm；（3）汽車速度為2vm/3時(shí)的加速度a6.（）高考資源網(wǎng)，汽車質(zhì)量為5 t，其發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為37.5 kW，汽車在水平道路上從靜止開始起動(dòng)，開始一段時(shí)間內(nèi)，以加速度1.0 m/s2做勻加速運(yùn)動(dòng)，最后勻速運(yùn)動(dòng)的速度為15 m/s.求：（1）汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.（2）汽車勻速運(yùn)動(dòng)后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，還能滑多遠(yuǎn)？參考答案難點(diǎn)展臺 1.C 2.20 殲滅難點(diǎn)訓(xùn)練 1