高中物理机车启动问题专题.pdf

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1、⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯最新资料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯机车启动问题机车启动问题相对于前面几个问题而言，情境的描述往往没有那么多样，但其依然是学员眼中的一个难点。那么它又难在哪里呢？机车启动有两种基本方式，恒定功率启动和恒定加速度启动。功率要恒定的话，牵引力就得变，机车的加速度就得变，机车就做了变加速直线运动。恒定加速度启动，牵引力不变，但功率在变，当功率达到恒定功率时，有变成了恒定功率运动。不难看出，机车启动问题涉及到了匀变速直线运动、变加速运动、恒力做功、变力做功、功率等多方面问题，其运动形式也

2、很难见到较为单一的题目。而且，机车启动题目能够较好的考查学生对牛顿运动定律、运动学规律、功率、动能定理等主干知识的掌握程度。因此机车启动问题也便成为了命题专家较为心仪的题目，翻开各地试卷这类题目不难找见。其实，解决机车启动问题是有有规律可循和要有一定的研究方法的，只要能熟练掌握求解的规律和方法，再加之细心审题和运算，此类题目也是不难处理的！1基本机车启动问题例

3、1（09·四川）图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将3质量m510kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上作匀加2速直线运动，加速度a0.2m/s，当起重机输出功率

4、达到其允许的最大值2时，保持该功率直到重物做vm1.02m/s的匀速运动。取g10m/s，不计额外功。求：（1）起重机允许输出的最大功率。（2）重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。【启导】物体匀速运动时起重机功率最大，牵引力等于重力，最大速度已知，由PFv可求出起重机最大功率。物体开始做匀加速运动，可由牛顿第二定律求出加速度，这一阶段末状态起重机功率已经达到额定值，由此可求出物体此时的速度，然后再结合速度公式就可1⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯最新资料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯以求出匀

5、加速运动的时间了。至于起重机第2秒末的输出功率，先要确定好第2秒末物体的状态，若处于加速状态就根据瞬时功率表达式计算，若处于匀速状态则为额定功率。【解析】（1）设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力，则P0=F0vm①P0=mg②4代入数据，解得P0=5.1×10W③（2）匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，则P0=F0v1④F-mg=ma⑤v1=at1⑥联立③④⑤⑥式，解得t1=5s⑦t=2s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度

6、为v2，输出功率为P，则v2=at⑧P=Fv2⑨4联立⑤⑧⑨式，解得P=2.04×10W44【答案】（1）5.1×10W（2）5s2.04×10W【品味】本题利用了起重机吊物考查了类似机车启动的最基本规律，题中虽然始终不见机车，但实际上却是地地道道的“机车启动”问题。对此类问题我们要特别牢记：（1）当牵引力等于阻力时，其速度最大；（2）匀加速阶段的三个基本方程：PFv，Fmgma，vat。2涉功能机车启动问题例

7、2电动机通过一绳子吊起质量为8kg的物体，绳的拉力不能超过120N，电动机的输出功率不能超过1200W，要将此物体由静止起用最快

8、的方式吊高90m（已知此物体被吊高2接近90m时，已开始以最大速度匀速上升）所用时间为多少？（g取10m/s）【启导】本题虽与上题情境颇为相似，但考查的角度却是有很大区别的。从题设中“将此物体由静止起用最快的方式吊高90m”可得知开始时应用绳子最大拉力拉物体，而且从题2⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯最新资料推荐⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯目括号内的说明可知在物体被吊到90m之前就已经匀速运动了，若果能分别求出两个阶段的时间就可以求出总时间。匀加速阶段的时间根据上题所总结的三个方程就可以求出来，但第二阶段的时间怎么

9、算呢？【解析】开始一段时间，绳以最大拉力拉物体，使物体做匀加速运动，则Fmmgma2解得a5m/s匀加速运动的末速度为Pmv110m/sFmv1上升的时间t12sa2v1上升的高度h10m2a在功率恒定的过程中，最后匀速运动的速率为PmPmvm15m/sFmg由动能定理得1212Pmt2mgh2mvmmv122代入数据，解得t5.75s2所以tt1t27.75s【答案】7.75s【品味】本题第二阶段，电动机功率恒定，牵引力为变力，物体做变加速运动，要求时间，从直线运动规律和牛顿运动定律角度就很不好办了。不过要能想到应用动能定理，那就柳暗花

10、明了。这一阶段虽为变力做功，但功率是恒定的，功率与时间的乘积就是牵引力做的功。其实动能定理是我们分析这种功率恒定的变力做功问题的常用方法手段，要注意掌握。3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯