《创新课堂》第八章 机械能守恒定律 专题强化5　机车的两种启动方式 高中物理必修第二册（人教版）同步讲练测（教师版+学生版）

专题强化5　机车的两种启动方式 1.会分析机车以恒定功率或以恒定加速度启动过程中各物理量的变化。 2.掌握机车启动问题的分析思路和分析方法。 强化点一　以恒定功率启动 1.运动过程分析 2.运动过程的v-t图像如图所示 3.特点 （1）当机车的牵引力与所受阻力的大小相等时，即F＝Ff，a＝0，机车达到最大速度，此时vmax＝＝。 （2）在加速过程中，加速度是逐渐减小的，如果知道某时刻的速度，就可求得此时刻的加速度a＝，a＝－。 【例1】　（以恒定功率启动时过程分析）一辆汽车在平直公路上以额定功率行驶，设所受阻力不变。在汽车加速过程中（　B　） A.牵引力减小，加速度增大 B.牵引力减小，加速度减小 C.牵引力增大，加速度增大 D.牵引力增大，加速度减小 解析：根据P＝Fv知，发动机的功率恒定，速度增大，则牵引力减小；根据牛顿第二定律有F－Ff＝ma，可知加速度减小，选项B正确。 【例2】　（汽车以恒定功率启动过程中的相关物理量计算）（2025·江苏南京高一期末）中欧班列从开通至今已经完成2万次运输。列车采用内燃加锂电池的混合动力进行驱动，整车最大功率750 kW，行驶过程中受到阻力恒定，速度最高为108 km/h，已知列车的总质量为5×104 kg，列车以最大功率启动，下列说法正确的是（　B　） A.行驶过程中列车受到的阻力为2.0×104 N B.列车以速度15 m/s行驶时的加速度是0.5 m/s2 C.列车加速过程中的平均速率是15 m/s D.列车行驶1小时，牵引力对其做功为750 kJ 解析：当列车匀速行驶时，所受的牵引力等于阻力，即P＝F阻vmax，解得行驶过程中列车受到的阻力为F阻＝＝ N＝2.5×104 N，故A错误；当列车以速度v1＝15 m/s行驶时，对列车，由牛顿第二定律F1－F阻＝ma，其中P＝F1v1，联立解得，列车以速度15 m/s行驶时的加速度是a＝0.5 m/s2，故B正确；作出列车运动的v-t图像，如图所示。 由图可知，列车加速过程中的平均速率＞＝15 m/s，故C错误；根据列车以最大功率启动，则W＝Pt＝750×103×60×60 J≠750 kJ，故D错误。 强化点二　以恒定的加速度（牵引力）启动 1.运动过程分析 2.运动过程的v-t图像如图所示 3.特点 （1）当实际功率小于额定功率时做匀加速直线运动。 （2）当达到额定功率后做加速度减小的变加速运动，当加速度为零时达到最大速度。 4.匀加速启动最长时间的求法：牵引力F＝ma＋F阻，匀加速的最后速度vmax'＝，时间t＝。 5.瞬时加速度的求法：根据F＝求出对应瞬时速度v的牵引力F，则加速度a＝。 【例3】　（汽车匀加速启动问题）在水平路面上运动的汽车的额定功率为60 kW，若其总质量为5 t，在水平路面上所受到的阻力大小恒为5×103 N。求： （1）汽车所能达到的最大速度的大小； 答案：（1）12 m/s　 解析：（1）当汽车速度达到最大值时，牵引力F＝F阻，则由P＝Fv得汽车所能达到的最大速度为vmax＝＝12 m/s。 （2）若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动，这一过程能维持的时间。 答案：（2）16 s 解析：（2）汽车以恒定的加速度a做匀加速直线运动，设当实际功率达到额定功率时汽车的速度为v，则有－F阻＝ma 得v＝＝8 m/s 由v＝at得这一过程维持的时间为t＝16 s。 【例4】　（汽车匀加速启动过程的图像问题）（2025·内蒙古呼和浩特高一期中）一辆轿车在平直公路上由静止开始做匀加速运动，达到额定功率后保持功率不变，最终做匀速运动。轿车在行驶过程中受到的阻力恒定，关于轿车的牵引力F、速度v、功率P随时间t的变化规律正确的是（　C　） 解析：汽车由静止开始做匀加速运动，对于匀加速阶段有F－F阻＝ma，v＝at，P＝Fv＝Fat，可知该阶段牵引力保持不变，F-t图像为一条与横轴平行的直线，v-t图像为一条过原点的倾斜直线，P-t图像为一条过原点的倾斜直线；当汽车达到额定功率后保持功率 ... ...