高一物理功功率专题机车启动两种方式Word格式.docx
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机车运行时受两个重要力:
牵引力F和阻力f。
①.机车以恒定功率启动的运动过程
由公式P=Fv和F-Ff=ma知,由于P恒定,随着v的增大,F必将减小,a也必将减小,汽车做加速度不断减小的加速运动,直到F=Ff,a=0,这时v达到最大值
。
可见恒定功率的加速一定不是匀加速。
这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt计算,不能用W=Fs计算(因为F为变力)。
这一启动过程的P-t、ν-t关系如图所示
②.机车以恒定加速度启动的运动过程
由公式P=Fv和F-Ff=ma知,由于F恒定,所以a恒定,汽车做匀加速运动,而随着v的增大,P也将不断增大,直到P达到额定功率Pm,功率不能再增大了。
这时匀加速运动结束,其最大速度为
此后汽车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。
可见恒定牵引力的加速时功率一定不恒定。
这种加速过程发动机做的功只能用W=FL计算,不能用W=Pt计算(因为P为变值)。
特别提示:
图象中的V0为机车以恒定加速度启动时,匀加速运动的末速度,但并非是加速过程的最大速度,因为此后还有一个变加速运动过程。
而Vm为机车一额定功率运动时所能达到的最大速度。
【例题1】一汽车额定功率为P额=100kW,质量为m=10×
103kg,设阻力恒为车重的0.1倍,取g=10m/s2.
(1)若汽车以额定功率启动,求所达到的最大速度vm;
(2)若汽车以a=0.5m/s2的加速度启动,求其匀加速运动的最长时间.
思路点拨:
汽车以恒功率启动,速度增大,牵引力减小做加速度逐渐减小的加速运动,直到牵引力等于阻力为止;
汽车开始做匀加速运动牵引力和阻力恒定,随着速度增加,它的实际功率逐渐增大,直到FV等于额定功率为止。
解析:
(1)汽车以额定功率启动,达到最大速度时,阻力与牵引力相等.依题Ff=0.1mg,
所以vm=
m/s=10m/s.
(2)汽车以匀加速启动时的牵引力为:
F=ma+Ff=ma+0.1mg=10×
103×
0.5N+0.1×
10×
10N=1.5×
104N
达到额定功率时的速度为:
vt=
m/s=6.7m/s
vt即为匀加速运动的末速度,故做匀加速运动的最长时间为:
t=
s=13.3s.
答案:
(1)10m/s
(2)13.3s
思维总结:
此类问题的关键是功率变化关系,加速度改变规律,速度改变规律的综合运用。
【例题2】汽车发动机的额定功率为60KW,汽车的质量为5T,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,求:
⑴汽车以额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少?
⑵汽车从静止开始,保持以0.5m/s2加速度做匀加速度运动,这一过程能维持多长时间?
(1)该汽车属于第一类机车启动模式,所以最大速度为:
,又Ff=0.1mg,所以可得
=12m/s。
(2)该问的情况属于第二类机车启动模式,由
知,F=7500N,因此,匀加速运动的时间为:
=4s。
解决机车启动问题,首先要弄清是哪种启动方式,然后采用分段处理法,在匀加速阶段常用牛顿第二定律和运动学公式结合分析,在非匀加速阶段,一般用动能定理求解。
①额定功率下运行:
设输出功率为P,先做加速度越来越的加速运动,直到速度达到,最后做运动。
其v-t图像:
②匀加速起动的运动过程是:
先是牵引力F恒定,输出功率P随物体运动v的。
直到,此后速度再增大就需减少牵引力,再做加速度越来的加速运动,直到速度达到最大值,最后做运动。
【强化训练功率】
1.质量为5×
103kg的汽车在水平路面上由静止开始以加速度a=2m/s2做匀加直线运动,所受的阻力是1.0×
103N。
汽车启动后第1秒末发动机的瞬时功率是()
A、4kWB、40kWC、22kWD、88Kw
C
2.关于功率,下列说法正确的是()
A.力对物体做的功越多,功率就越大
B.做功时间短的机械功率大
C.完成相同的功,用的时间越长,功率越大
D.功率大的机械在单位时间里做的功多
3.甲、已两车的额定功率之比是1:
2,当两车以各自的额定功率
行驶时,可判定():
A两车装的货物质量之比1:
2B在相同时间内,两车做功之比2:
1
C两车行驰的速度比1:
2D速度相同时,两车的牵引力比1:
2
D
4.汽车上陡坡时,一般要换低挡,使车速降低,这是为了
A.减小额外功B.增大功率C.
增大牵引力D.增加有用功
5.设飞机飞行
中所受阻力与速度的平方成正比,如果飞机以速度V匀速飞行时,其发动机功率为P,则飞机以2P匀速飞行时,其发动机的功率为:
()
A2PB4PC8PD无法确定
7.某大型商场的自动扶梯以恒定速率v1运送顾客上楼购物.某顾客第一次站在扶梯上不动随扶梯向上运动;
第二次他以相对于扶梯的速率v2沿扶梯匀速向上走动.两次扶梯对这位顾客所做的功分别为W1和W2,扶梯牵引力的功率分别为P1和P2,则下列结论正确的是()[来源:
Zxxk.Com][来源:
学§
科§
网]
A.W1<
W2,P1<
P2B.W1<
W2,P1=P2
C.W1=W2,P1<
P2D.W1>
8.汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶,发动机功率为P.快进入闹市区时,司机减小了油门,使汽车的功率立即减小一半并保持该功率继续行驶.下列四个图象中,哪个正确表示了从司机减小油门开始,汽车的速度与时间的关系()
练习
一、选择题
1.关于功率的概念,下列说法中正
确的是()
A.功率是描述力对物体做功多少的物理量
B.由
可知,功率与时间成反比
C.由P=Fv可知:
只要F不为零,v也不为零,那么功率P就一定不为零
D.某个力对物体做功越快,它的功率就一定大
2.关于汽车在水平路上运动,下列说法中正确的是()
A.汽车启动后以额定功率行驶,在速率达到最大以前,加速度是在不断增大的
B.汽车启动后以额定功率行驶,在速度达到最大以前,牵引力应是不断减小的
C.汽车以最大速度行驶后,若要减小速度,可减小牵引力功率行驶
D.汽车以最大速度行驶后,若再减小牵引力,速率一定减小
3.下面关于功率的说法正确的是()
A.做功多的物体,功率一定大B.功率大的汽车做功一定快
C.-10kW小于8kWD.-10kW大于8kW
4.设河水阻力跟船的速度平方成正比,若船匀速运动的速度变为原来的2倍,则船的功率变为原来的()
A.
倍B.2倍C.
4倍D.8倍
5.质量为m的物体从静
止开始做加速度为a的匀加速直线运动,在运动时间为t的过程中,合外力对它做功的平均功率为()
B.
C.
D.
6.汽车上坡时,必须换挡,其目的是()
A.减小速度,得到较小的牵引力B.增大速度,得到较小的牵引
力
C.减小速度,得到较大的牵引力D.增大速度,得到较大的牵引力
二、填空
7.用与斜面平行的10
N的拉力沿斜面把一个物体从斜面底端拉到顶端需时间2.5s,已知斜面长3.0m,物体在斜面顶端时的速度为2.0m/s,在这过程中拉力的平均功率为______w,在斜面顶端的瞬
时功率为______w.
8.一个质量为5kg的物体从45m高的楼上自由下落至地面,则这一过程中重力的平均功率为:
落地时重力的瞬时功率为:
.
三、计算题
9.质量
=3kg的物体,在水平拉力F=6N的拉力作用下,在光滑的水平面上从静止开始运动,运动时间t=3s,求:
(1)力F在3s内对物体所做的功
(2)力F在3s内对物体所做的功的平均功率
(3)3s末力F对物体所做的功的瞬时功率
10.如图5-20-1所示,质量为m的小滑块,由静止开始从倾角为θ的固定的光滑斜面顶端A滑至底端B,A点距离水平地面的高度为h,求:
(1)滑块从A到B的过程中重力的平均
功率.
(2)滑块滑到B点时重力的瞬时功率.
11.跳绳是一种健身运动.设某运动员的质量是50kg
,他1m
in跳绳180次,假定在每次跳跃中,脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的
,则该运动员跳绳时,克服重力做功的平均功率是多大?
参考答案
1.CD;
2.BC;
3.D;
4.D;
5.B;
6.C二、填空7.12;
208.750W;
1500W
9.
(1)加速度
=2m/s2,3s
内的位移
=9m,则WF=
=54J
(2)
=18W
(3)3s末速度
=6m/s,所以
=36W
10.
(1)滑块滑到底端的速度
,由于滑块做匀变速直线运动,所以平均功率为:
(2)瞬时功率为:
=
11.跳跃一次所用时间为:
s=
s,则在空中的时间为:
s
由竖直上抛运动的对称性可知:
上升或下降的时间为:
1s内跳跃3次,故克服重力做功的平均功率为:
W
1.关于功率概念,下列说法中正确的是()
A.力对物体做的功越多,力做功的功率越大
B.功率是描述物体做功快慢的物理量
C.从公式P=Fv可知,汽车的发动机功率可以随速度的不断增大而提高
D.当轮船匀速航
行时,合外力为零,所以此时发动机的实际功率为零
2.在平直公路上以一般速度匀速行驶的自行车所受阻力约
为人和车总重的0.02倍,骑车人的功率约为()
A.0.1kWB.10-3kWC.1kWD.10kW
3.火车做匀加速直线运动中,若阻力不变,则牵引
力F和瞬时功率P的变化情况是()
A.F不变,P变大B.F变小,P不变C.F变大,P变大D.F、P都不变
4.同一恒力按同样方式施于物体上,使它分别沿着粗糙水平地面和光滑水平地面移动相同的一段距离,恒力的功和功率分别为W1、P1和W2、P2,则两者的关系是()
A.W1>W2,P1>P2B.W1=W2,P1<P2C.W1=W2,P1>P2D.W1<W2,P1<P2
5.物体所
受到的合外力为一恒力,由静止开始运动,该力的作用时间越长,则()
A.物体的瞬时速度越大B.物体的瞬时加速度越大
C.在单位时间内对物体所做的功越多
D.该力的瞬时功率越大
6.质量为5kg的小车在光滑的水平面
上做匀加速直线运动.若它在2s内从静止开始速度增加到4m/s,则在这一段时间里外力对小车做功的平均功率是()
A.40WB.20WC.10WD.5W
7.质量为m的物体自由下落,不计空气阻力,在ts内重力对物体做功的平均功率为________W,重力在ts时的瞬时功率为________
W.
8.一台起重机匀加速地将质量m=1.0×
103kg的货物竖直吊起,在2s末货物的速度v=4m/s取g=10m/s2,不计额外功,求:
(1)起重机在这段时间内的平均输出功率
(2)起重
机在2s末的瞬时输出功率.
9.质量为4t的卡车,额定功率为60k
W,当它从静止开始沿斜坡向上行驶时,每行驶100m,升高5m,所受阻力大小为车重的0.1倍,g取10m/s2,求卡车在上坡过程
中能达到的最大速度为多
少?
此时牵此力多大?
10.一个放在水平面上的物体质量为2.0kg,在沿水平
方向的拉力作用下运动,其运动速度随时间变化的图象如图所示.已知地面与物体之间的动摩擦因数为0.2则在0~4.0s的时间内,拉力对物体所做的功为多少焦?
在第4s末拉力对物体做功的瞬时功率为多少瓦?
(g取10m/s2)
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第三课时功率
1.B2.A3.A4.C5.ACD6.B7.
;
mg2t.
8.
(1)2.4×
104W;
(2)4.
8×
104W9.vm=10m/sF=6000N10.48J;
24W.