2019高中物理 第七章 机械能守恒定律 微型专题5 功率的计算 机车的两种启动方式学案.doc
《2019高中物理 第七章 机械能守恒定律 微型专题5 功率的计算 机车的两种启动方式学案.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《2019高中物理 第七章 机械能守恒定律 微型专题5 功率的计算 机车的两种启动方式学案.doc(12页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、1微型专题微型专题 5 5 功率的计算功率的计算 机车的两种启动方式机车的两种启动方式学习目标 1.进一步掌握瞬时功率和平均功率的计算方法.2.能利用功率公式PFv和牛顿第二定律分析机车启动时加速度的变化和速度的变化.3.会计算机车运行的最大速度和匀加速运动的时间.一、功率的计算例 1 (多选)质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t0 时刻开始受到水平力的作用.水平力F与时间t的关系如图 1 所示,力的方向保持不变,则( )图 1A.3t0时刻,物体的速度为15F0t0 mB.3t0时刻的瞬时功率为8F02t0 mC.在t0 到 3t0这段时间内,水平力F的平均功率为8F02t0 3mD.在t
2、0 到 3t0这段时间内,水平力F的平均功率为25F02t0 6m答案 BC解析 02t0时间内,物体加速度a1,位移x1a1(2t0)2,2t0时刻的速度F0 m1 22F0t02 mv1a12t0;2t03t0时间内,物体的加速度a2,位移x2v1t0a2t2F0t0 m2F0 m1 202,3t0时刻的速度v2v1a2t0,所以 3t0时刻的瞬时功率3F0t02 m4F0t0 mP2F0v2,选项 A 错误,B 正确;03t0时间内的平均功率 8F02t0 mPW tF0x12F0x2 3t0,选项 C 正确,D 错误.8F02t0 3m【考点】功率的计算2【题点】瞬时功率、平均功率的计
3、算二、机车的两种启动方式1.PFv三个量的制约关系:定值各量间的关系应用P一定F与v成反比汽车上坡时,要增大牵引力,应换低速挡减小速度v一定F与P成正比汽车上坡时,要使速度不变,应加大油门,增大输出功率,获得较大牵引力F一定v与P成正比汽车在平直高速路上,加大油门增大输出功率,可以提高速度2.两种启动方式的过程分析以恒定功率启动以恒定牵引力启动Pt图和vt图过程分析vFaP不变vFF阻 ma不变F不变FF阻 mPFv直到P额Fv1vOA段运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动,维持时间t0v1 a过程分析FF阻a0F阻P vmvFaP额 vFF阻 mAB段 运动性质以vm做匀速直线运动
4、加速度减小的加速运动BC段FF阻a0F阻,以vm做P额 vm匀速直线运动3.机车启动问题中几个物理量的求法(1)机车的最大速度vm的求法,机车达到匀速前进时速度最大,此时牵引力F等于阻力Ff,故vm .P FP Ff3(2)匀加速启动持续时间的求法,牵引力FmaFf,匀加速的最后速度vm,时P额 maFf间t.vm a(3)瞬时加速度的求法,据F 求出牵引力,则加速度a.P vFFf m例 2 在水平路面上运动的汽车的额定功率为 100kW,质量为 10t,设阻力恒定,且为车重的 0.1 倍(g取 10m/s2),求:(1)若汽车以不变的额定功率从静止启动,汽车的加速度如何变化?(2)当汽车的
5、加速度为 2m/s2时,速度为多大?(3)汽车在运动过程中所能达到的最大速度的大小.答案 (1)见解析 (2)m/s (3)10 m/s10 3解析 (1)汽车以不变的额定功率从静止启动,v变大,由PFv知,牵引力F减小,根据牛顿第二定律FFfma知,汽车的加速度逐渐减小.(2)由FFfma1PFv1联立代入数据得:v1m/s10 3(3)当汽车速度达到最大时,a20,F2Ff,PP额,故vmaxm/s10 m/s.P额 Ff105 0.1 104 10【考点】机车启动问题的分析【题点】机车水平启动问题例 3 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
6、车重的 0.1 倍,g取 10m/s2.(1)汽车保持额定功率不变从静止启动后:汽车所能达到的最大速度是多大?当汽车的速度为 6m/s 时加速度为多大?(2)若汽车从静止开始,保持以 0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?答案 (1)12 m/s 1 m/s2 (2)16 s解析 汽车运动中所受的阻力Ff0.1mg0.1510310 N5103 N(1)汽车保持额定功率启动时,做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到零时,速度达到最大.此时汽车的牵引力F1Ff5103 N4则汽车的最大速度vmm/s12 m/sP F16 104 5 103当汽车的速度为 6 m/s
7、 时牵引力F2 N1104 NP v6 104 6由牛顿第二定律得F2Ffmaa m/s21 m/s2F2Ff m1 1045 103 5 103(2)当汽车以恒定加速度 0.5 m/s2匀加速运动时,设汽车的牵引力为F3,由牛顿第二定律得F3Ffma即F3Ffma5103 N51030.5 N7.5103 N汽车匀加速运动时,其功率逐渐增大,当功率增大到等于额定功率时,匀加速运动结束,此时汽车的速度v1m/s8 m/sP F36 104 7.5 103则汽车匀加速运动的时间t s16 s.v1 a8 0.5【考点】机车启动问题的分析【题点】机车水平启动问题分析机车启动问题,要注意几个关系(以
8、水平路面行驶为例):(1)抓住两个核心方程:牛顿第二定律方程FFfma联系着力和加速度,PFv联系着力和速度.一般解题流程为:已知加速度a牵引力F速度v.?FFfma?PFv(2)注意两个约束条件:若功率P一定,则牵引力F随速度v的变化而变化,若加速度a(即牵引力F)一定,则功率P随速度v的变化而变化.针对训练 一辆汽车在水平路面上由静止启动,在前 5s 内做匀加速直线运动,5s 末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其vt图象如图 2 所示.已知汽车的质量为m2103kg,汽车受到地面的阻力为车重的倍,g取 10m/s2,则( )1 10图 2A.汽车在前 5s 内的阻力为 200NB.汽车
9、在前 5s 内的牵引力为 6103N5C.汽车的额定功率为 40kWD.汽车的最大速度为 20m/s答案 B解析 汽车受到地面的阻力为车重的倍,则阻力Ffmg210310 N2 000 1 101 101 10N,A 错误;由题图知前 5 s 的加速度a2 m/s2,由牛顿第二定律知前 5 s 内的牵引v t力FFfma,得F(2 00021032) N6103 N,选项 B 正确;5 s 末达到额定功率P额Fv5610310 W6104 W60 kW,最大速度vmaxm/s30 P额 Ff6 104 2 000m/s,选项 C、D 错误.【考点】机车启动问题的分析【题点】机车水平启动问题1.
10、(以恒定功率启动)质量为 2t 的汽车,发动机的额定功率为 30kW,在水平公路上能以 54 km/h 的最大速度行驶,如果汽车保持额定功率不变从静止启动后,汽车速度为 36 km/h 时,汽车的加速度为( )A.0.5 m/s2B.1 m/s2C.1.5 m/s2D.2 m/s2答案 A解析 当牵引力和阻力相等时,汽车的速度最大,最大速度为vm54 km/h15 m/s,由PFvmFfvm可得,阻力FfN2000NP vm30000 15速度为v36km/h10 m/s 时汽车的牵引力为:F 3000NP v由牛顿第二定律可得FFfma,所以am/s20.5 m/s2,FFf m300020
11、00 2000故选 A.【考点】机车启动问题的分析【题点】机车水平启动问题2.(功率的计算)(多选)质量为m的物体放在水平面上,它与水平面间的动摩擦因数为,重力加速度为g.用水平力拉物体,运动一段时间后撤去此力,最终物体停止运动.物体运6动的vt图象如图 3 所示.下列说法正确的是( )图 3A.水平拉力大小为Fmv0 t0B.物体在 3t0时间内位移大小为v0t03 2C.在 03t0时间内水平拉力做的功为mv021 2D.在 03t0时间内物体克服摩擦力做功的平均功率为mgv01 2答案 BD解析 速度时间图象的斜率表示加速度,则匀加速运动的加速度大小a1,匀减速运v0 t0动的加速度大小
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 2019 高中物理 第七 机械能 守恒定律 微型 专题 功率 计算 机车 启动 方式
限制150内