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初中物理:机车启动问题

• (1)试对重物上升的整个过程进行运动性质分析. • (2)求钢绳的最大拉力为多大? • (3)求重物的最大速度为多大?
• 解析:(1)起重机达到最大功率之前,重物做匀 加速直线运动,拉力F不变,达到最大功率P之后 ,由于速度继续增大,由P=Fv知,F逐渐减小, 加速度减小,重物做加速度越来越小的加速直线 运动.最后达到匀速直线运动时,重物的速度最大.
机车启动问题

题 :
发动机的 实际功率
P=F v
机车的瞬 时速度
机 车
发动机的牵引力
启类型1:机车以恒定功率 P 启动(F阻保持不变)

问 题Βιβλιοθήκη F↓=→vP↑↓a=
F↓-F→阻 →m
做a逐渐减小的加速
直线运动,F继续减小
当F=F阻时,
a=0 ,v达到
最大
vm=
P F阻
保持
vm
匀速
加速度逐渐减小的 变加速直线运动
【点评】把汽车在匀加速运动过程中的末速度当成汽车运动过
程中可能达到的最大速度是解答本题时易犯的错误.
• 4.一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,之后保持额定功率运动,其v—t图象 如图所示.已知汽车的质量为m=2000 kg, 汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍,则(
【解析】(1)由P=Fv=F阻vmax得:
v m a x F P 阻 0 .1 P m g 0 .1 6 5 0 1 1 0 0 3 3 1 0 m /s 1 2m /s.
(2)当v1=2 m/s时,设此时牵引力为F1
F1vP1602103 N3104N,
由牛顿第二定律得F1-F阻=ma,所以
第二阶段中,由于发动机的功率已经达到最大值, 随着运动速度不断增大,牵引力逐渐变小,汽车 的加速度也随之变小.这一阶段中汽车加速度逐渐 减小而速度仍不断增大.当发动机的牵引力等于阻 力时,汽车有最大速度.
【解析】设汽车匀加速行驶时,汽车发动机牵引力为F,则根据 牛顿第二定律F-F阻=ma 得F=ma+F阻=4.0×103×0.5 N+2.0×103 N=4.0×103 N,
设汽车匀加速运动过程的末速度为v,
由P=Fv得 vF P4 4.0 0 1 10 03 3m /s10m /s
根据运动学公式v=at,有 t v 10s20s a 0.5
当汽车加速度为零时,汽车有最大速度vmax, 此时,牵引力F′=F
阻,则
vm a xF P F P 阻 2 4 .0 0 1 1 0 0 3 3 m /s2 0m /s.
路上匀速行驶的最大速度是( C)
A. v
B. P1/ma
P0 v C ( P1 m a v)
P1v D. ( P0 m a v)
• 6.某汽车发动机的额定功率为P=60000W, 汽车的质量为m=5000kg,该车在水平路面 上沿直线行驶时,阻力是车重的0.1倍,g 取10 m/s2,若汽车从静止开始且保持以 a=0.5 m/s2的加速度做匀加速运动,这一过
程能维持多长时间? 16 s
• 7.(2010年金华十校联考)2010年4月份青海玉 树发生7.1级大地震,破坏性巨大,山崩地裂,房 屋倒塌,道路中断,给抗灾抢险工作带来很大难 度,大型机械一旦进入现场,其作用非常巨大.一 起重机由静止开始匀加速竖直提起质量为m的重 物大,值P当,重以物后的起速重度机为保v1持时该,功起率重不机变的,功继率续达提到升最 重物,直到以最大速度匀速上升为止,重力加速 度为g,空气阻力不计.
) BCD
• A.汽车在前5 s内的牵引力为4000 N • B.汽车在前5 s内的牵引力为6000N • C.汽车的额定功率为60 kW • D.汽车的最大速度为30 m/s
• 5沿.质平量直为公m路、行发驶动,机当的它额的定加功速率度为为Pa0时的,汽速车 度为v,测得发动机的实际功率为P1,假设 运动过程中所受阻力恒定,则它在平直公
机车以恒定加速度启动的v- t 图
先做匀加速直线运动,再做加速度逐 渐减小的变加速直线运动,最终以速度
做匀vm速= 直FP额阻线v 运动。
vm v1
0 t1
t2
t
例2 (2010年太原质检)质量为m=4.0×103 kg的汽车,发动机的额定功率为P=40 kW, 汽车从静止开始以a=0.5 m/s2的加速度行驶, 所受阻力F阻=2.0×103 N,则汽车匀加速行 驶的最长时间为多少?汽车可能达到的最 大速度为多少?
匀速直 线运动


机车以恒定功率启动的v- t 图



先做加速度逐渐减小的变加速直线运动,
启 最终以速度
做vm匀=速FP阻直线运动。
动 问
v

vm
0
t
( 例1 2010年郑州高一检测)质量为 m=5×103 kg的汽车在水平公路上行驶,阻力是 车重的0.1倍.让车保持额定功率为60 kW,从静止 开始行驶,求(g取10 m/s2): (1)汽车达到的最大速度vmax; (2)汽车车速v1=2 m/s时的加速度.
10 m/s
类型→2a=:→F机-→m车→F以阻 恒定→Fv↑加速P↑度=→Fa v启↑ 动(当 持F阻PP保=额继P持额续不时加变,速)保
匀加速直线运动
当F= F阻时,
v↑
F↓=P→v↑额
a↓=
F↓-F→阻 →m
a=0 ,v达到最

vm=
P额 F阻
保持
vm
匀速
加速度逐渐减小的 变加速直线运动
匀速直 线运动
【思路点拨】汽车从静止开始的加速运动可以分 为两个阶段. 第一阶段中,汽车从静止开始,以恒定加速度a 作匀加速直线运动.在这一个阶段中,汽车发动机 的牵引力为恒力,即F=ma+F阻,这里F阻为运动 中受到的大小恒定的阻力.由于发动机功率 P=Fv=(ma+F阻)v,汽车的速度从零逐渐增大,所以 发动机的功率是从零逐渐增大到额定功率.
a F 1 m m g 3 1 0 4 0 5 . 1 1 0 5 3 1 0 3 1 0 m /s 2 5 m /s 2 .
【点评】机车以额定功率启动时,其运动可分为两个过程: 第一个过程是加速度逐渐减小的变加速直线运动,第二个 过程就是匀速直线运动.
• 2.(2010年吉林质量检测)质量为2 t的汽 车,发动机输出的功率为30 kW,在水平公 路上能达到的最大速度为15 m/s,当汽车 的加速度为 0.5 m/s2 时 ,其速度为多大?
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