高中物理必修2功率汽车火车的启动问题.pptVIP

汽车的启动问题 平直公路上，汽车以恒定功率P启动（设阻力恒为f） 开始时，速度V很小，牵引力F很大，故Ff 平直公路上，汽车以恒定功率P启动（设阻力恒为f） 当牵引力减到F=f时，a=0，速度达到最大值Vm=P/f(若P恒为P额，则Vm=P额/f），此后开始匀速运动。 平直公路上,汽车以加速度a匀加速启动（设阻力恒为f） P=FV=(f+ma)at，可见P∝t ∵P≤P额 ∴匀加速过程持续时间 t≤ 平直公路上,汽车以加速度a匀加速启动（设阻力恒为f） P刚增到P额时，加速度仍为a，牵引力仍为f+ma P增到P额后，开始定功率运行，所以 当F=f时，速度达最大值 Vm=P额/f，此后开始匀速 运动。 例题解析 一列火车总质量m＝500 t，机车发动机的额定功率P＝6×105 W，在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重的0.01倍，g取10 m/s2，求： (1)火车在水平轨道上行驶的最大速度； (2)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度为v1＝1 m/s和v2＝10 m/s时，列车的瞬时加速度a1、a2各是多少； (3)在水平轨道上以36 km/h速度匀速行驶时，发动机的实际功率P′； (4)若火车从静止开始，保持0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程维持的最长时间． 解析：(1)列车以额定功率工作时，当牵引力等于阻力，即F＝Ff＝kmg时列车的加速度为零，速度达最大vm，则：vm＝P/F＝P/Ff＝P/kmg＝12 m/s. (2) v＜vm时列车加速，当v＝v1＝1 m/s时，F1＝P/v1＝6×105 N， 据牛顿第二定律得：a1＝(F1-Ff)/m＝1.1 m/s2 当v＝v2＝10 m/s时，F2＝ P/v2 ＝6×104 N 据牛顿第二定律：a2＝ (F2-Ff)/m ＝0.02 m/s2. (3)当v＝36 km/h＝10 m/s时，列车匀速运动，则发动机的实际功率P′＝Ffv＝5×105 W. (4)据牛顿第二定律得牵引力F′＝Ff＋ma＝3×105 N，在此过程中，速度增大，发动机功率增大． 当功率为额定功率时速度大小为vm′，即vm′＝P/F′＝2 m/s 据vm′＝at，得：t＝vm′/a＝4 s. * * 汽车的定功率启动与匀加速启动 - V ˉ ? ? ? ? - = a m f F a ˉ ? ? ? ? = F FV P V O t 匀加速过程的速度V=at不会超过P额/(f+ma) V F a V O t