2019年高考物理一輪復(fù)習(xí)微專題系列之熱點(diǎn)專題突破專題22機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題學(xué)案

1、突破22機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題1.兩種啟動(dòng)方式的比較兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P-1圖和v-t圖1flJ'A/iJr用JLJ：/Z/I0ifj加ht0t0htAO程分析“？f=P-變J?a=FLF!jvmvTFF阻一、一、一am/、艾?F不艾,P=FvT直至1P額=尸切段運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)Vi勻加速直線運(yùn)動(dòng)，維持時(shí)間to=一aB段A程分析PF=F阻?a=0?尸阻=VmvT?FJ?VFF阻,aJm運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以Vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)BC段無(wú)P額F-F阻？a0?F阻一，以vm做勻速Vm直線運(yùn)動(dòng)要方程平衡方程AB段：尸阻=尸牽=一,全程阻力/、艾，也Vm等于O

2、A段阻力_P1、BC段：F阻一F牽一，全程阻力小及，Vm也等于OA段、AB段阻力重牛頓第二定律加速度：OA段任意速度PF阻SV1V1Vm,n-4-加速度：OA段P額Pa一viviVma=.=tomAB段：速度為V2時(shí)，PaFh一V2Vma=m/i1寸，a=mm動(dòng)能定理加速段位移x滿足：r,l12cPtF阻x=2mvn-0加速段位移x滿足：r,r,、l12cP額to+P額(11to)一尸阻*=2mv)02.三個(gè)重要關(guān)系式Vm(1)無(wú)論哪種啟動(dòng)過(guò)程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即(2)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速過(guò)程結(jié)束后功率最大，速度不是最大，即v=m<vm=F。FF阻(3)

3、機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí)，牽引力做的功W=Pt,由動(dòng)能定理得Pt尸阻*=AEk,此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)過(guò)程的位移或速度。【典例】一列火車總質(zhì)量n500t,發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P=6X105WW在水平軌道上行駛時(shí)，軌道對(duì)火2車的阻力f是車重的0.01倍，g取10m/s。(1)求火車在水平軌道上行駛的最大速度v回(2)在水平軌道上，發(fā)動(dòng)機(jī)以額定功率P工作，當(dāng)行駛速度為V1=1m/s時(shí)，求火車的瞬時(shí)加速度as(3)在水平軌道上以36km/h的速度勻速行駛時(shí)，求發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率P'(4)若火車從靜止開(kāi)始，保持a=0.5m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng)，求這一過(guò)程維持的最長(zhǎng)時(shí)間t?！敬鸢浮浚?1

4、)12m/s(2)1.1m/s2(3)5X105W(4)4s【解析】：(1)火車以額定功率行駛，當(dāng)牽引力等于阻力，即F=f=kmg時(shí)，火車的加速度為零，速度達(dá)到最大值幄則k=£=舁毒皿$當(dāng)Y加時(shí),火車做力晦運(yùn)動(dòng)，若以二1皿5)則用=受=81伊可VI根據(jù)牛頓第二定律得勾二千工11mH0)當(dāng)期=36km加=10時(shí)，火車勻速行駛,則發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率P=戶=雙1"W.(外由牛頓第二定律得嚴(yán)二尸府=3燈爐N在此時(shí)程中，速度增大，發(fā)動(dòng)機(jī)功率增大，當(dāng)功率為就定功率時(shí)速度為曾anvr=2fli/s,由承二值得U匕二4的_T_fl【跟蹤短訓(xùn)】1.質(zhì)量為m的汽車，啟動(dòng)后沿平直路面行駛，如果發(fā)動(dòng)

5、機(jī)的功率恒為P,且行駛過(guò)程中受到的摩擦阻2PB. 一 mv力大小一定，汽車速度能夠達(dá)到的最大值為v,那么當(dāng)汽車的車速為t時(shí)，汽車的瞬時(shí)加速度的大小為(pA.一mv4PmvD.一mv【答案】CPv,P4P【解析】當(dāng)汽車牽引力等于阻力時(shí)，速度最大，則阻力Ff=-,當(dāng)速度為二時(shí)，牽引力F=,由v4vv43P,.人牛頓第二定律得FFf=ma解得a=mv選項(xiàng)C正確。2.一起重機(jī)的鋼繩由靜止開(kāi)始勻加速提起質(zhì)量為m的重物，當(dāng)重物的速度為vi時(shí)，起重機(jī)的功率達(dá)到最大值P,以后起重機(jī)保持該功率不變,繼續(xù)提升重物，直到以最大速度v2勻速上升，物體上升的高度為h,則整個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是（）U，一一，PA.鋼

6、繩的最大拉力為一丫2B.鋼繩的最大拉力為mgPC.重物做勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度為一mgD.重物做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為-gmv【答案】D【解析】加速過(guò)程重物處于超重狀態(tài)，鋼繩拉力大于重物重力，勻速運(yùn)動(dòng)階蹤1即葡的拉力為等于重物重力，故A錯(cuò)誤j加速日程重物處于貂重狀態(tài),鋼繩拉力大于砥，故B錯(cuò)誤5重物勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度不是運(yùn)動(dòng)的最大速度：ittP寸鋼繩對(duì)重物的拉力大于其重力，故其速度小于故C錯(cuò)謾j重物勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度為此，此時(shí)的拉力為尸=2,由牛頓第二定律得：金=胃空=總一年故D正確，3.兩輛完全相同的汽車，都拖著完全相同的拖車以相同的速度在平直公路上勻速齊頭并進(jìn)，某一時(shí)刻兩拖車同時(shí)與汽車脫離，之后甲

7、汽車保持原來(lái)的牽引力繼續(xù)前進(jìn)，乙汽車保持原來(lái)的功率繼續(xù)前進(jìn)，則一段時(shí)間后（假設(shè)均未達(dá)到最大功率）（）.A.甲車超前，乙車落后B.乙車超前，甲車落后C.它們?nèi)札R頭并進(jìn)D.甲車先超過(guò)乙車，后乙車又超過(guò)甲車【答案】A【解析】拖車與汽車脫離之前，汽車的牽引力等于摩擦力，脫離之后，汽車受到的摩擦力E減小，因?yàn)榧灼嚨臓恳保持不變，所以其將做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，且加速度的大小為a=（F-Ff）/m,而乙汽車保持原來(lái)的功率不變做加速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)P=Fv可知，其牽引力會(huì)隨其速度的逐漸增大而減小，其加速度大小也會(huì)從a=（FFf）/m逐漸減小，可見(jiàn)，甲車的速度較大，甲車超前，乙車落后.4.把動(dòng)力裝置分散安裝在每節(jié)車

8、廂上，使其既具有牽引動(dòng)力，又可以載客，這樣的客車車輛叫做動(dòng)車.幾節(jié)自帶動(dòng)力的車輛 (動(dòng)車)加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車輛(也叫拖車)編成一組，就是動(dòng)車組，假設(shè)動(dòng)車組運(yùn)行過(guò)程中受到的阻力與其所受重力成正比，每節(jié)動(dòng)車與拖車的質(zhì)量都相等，每節(jié)動(dòng)車的額定功率都相等.若1節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為120 km/h;則6節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速A. 120 km/hB. 240 km/hC. 320 km/hD. 480 km/h一一 4"， P，【解析】 若1節(jié)動(dòng)車加3節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為V1=4km= 120 km/h;則6節(jié)動(dòng)車加3 ,6P 28. 一節(jié)拖車編成的

9、動(dòng)車組的最大速度為V2 = -r：=-X4vi = -x120 km/h= 320 km/h ,故選項(xiàng) C正確.9kmg 335.(多選)質(zhì)量為2X103 kg的汽車由靜止開(kāi)始沿平直公路行駛，行駛過(guò)程中牽引力一 ，一，1，F(xiàn)和車速倒數(shù)-的關(guān)v系圖像如圖所示。已知行駛過(guò)程中最大車速為30 m/s,設(shè)阻力恒定，則()B.汽車在車速為5 m/s時(shí)，加速度為23 m/sC.汽車在車速為15 m/s時(shí)，加速度為1 m/s 2D.汽車在行駛過(guò)程中的最大功率為6 X 104 W【答案】CD【解析】當(dāng)牽引力等于阻力時(shí),速度最大j由題圖圖線可知阻力大小32微N,故題圖慎斜圖線的斜率標(biāo)功率，可知皿=優(yōu)000W,車

10、速為5m/s時(shí)，汽車的力磁度。=io-30V藍(lán)m母=2而巳故E錯(cuò)誤，當(dāng)車速為15曰時(shí)，牽引力產(chǎn)=誓N=4(XX)N;則加速度=&VWL-J把賽浮故佇正確:汽車的最大功率等干額定功率,等于60C00W,故D正輜。6.質(zhì)量為2000kg、額定功率為80kW的汽車，在平直公路上行駛的最大速度為20m/s.若汽車從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度大小為2m/s2,運(yùn)動(dòng)中汽車所受阻力的大小不變.求：(1)汽車所受阻力的大小.(2)3s末汽車的瞬時(shí)功率.(3)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.(4)汽車在勻加速運(yùn)動(dòng)中牽引力所做的功.【答案】(1)4000N(2)4.8X104W(3)5s(4)2X105J【

11、解析】(1)已知汽車在運(yùn)動(dòng)中所受阻力的大小不變，當(dāng)汽車以最大速度行駛時(shí)，根據(jù)P=Fv,可求，一、一一一，P得速度最大時(shí)牽引力為F=v=4000N此時(shí)牽引力和阻力大小相等，故尸匿=40C0N3s末汽車的速度串1二由1=6ms由尸一尸殂二巡可得此時(shí)的牽引力為尸=樹(shù)十尸a=8000N故此時(shí)的功率為Pr=Fvi=4.SxW+W(為設(shè)汽車勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為L(zhǎng)則1時(shí)汽車的速度為v=蜃二H此時(shí)汽車的功率為領(lǐng)定功率1又尸=Fv代人嫩解得05§(4)勻加速運(yùn)動(dòng)階段牽引力為恒力故牽引力所做的功力W=Ft=F%=8000xix2x52J=2m10$J.7.如圖甲所示，在水平路段AB上有一質(zhì)量為2X103kg的汽車，正以10m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，汽車前方的水平路段BC較粗糙，汽車通過(guò)整個(gè)ABM段的v-t圖象如圖乙所示(在t=15s處水平虛線與曲線相切)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率保持20kW不變，假設(shè)汽車在兩個(gè)路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空氣阻力等)各自有恒定的大小.4BC甲iHfnr(1)求汽車在AB路段上運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的阻力F1；(2)求汽車剛好到達(dá)B點(diǎn)時(shí)的加速度a；求BC路段的長(zhǎng)度.【答案】(1)2000N(2)-1m/s2(3)68.75mP20X