机车启动的两种方式(专题)
高一物理专题：机车启动两种方式
专题：机车启动的两种方式机车有两种启动方式(1)以额定功率启动：机车做加速度减小的加速运动，当牵引力减小到和摩擦力相等时，匀速运动，最大速度时有P ＝f ·v m ，所以v m ＝P f.(2)以恒定牵引力(加速度)启动：机车先做匀加速直线运动，再做加速度减小的加速运动，最终匀速．匀加速末速度v 1＝P f ＋ma，最大速度v m ＝P f .1．能源短缺和环境恶化已经成为关系到人类社会能否持续发展的大问题．为缓解能源紧张压力、减少环境污染，汽车制造商纷纷推出小排量经济实用型轿车．某公司研制开发了某型号小汽车发动机的额定功率为24kW ，汽车连同驾乘人员总质量为m =2000kg ，在水平路面上行驶时受到恒定的阻力是800N ，求：（1）汽车在额定功率下匀速行驶的速度；（2）汽车在额定功率下行驶，速度为20m/s 时的加速度.2．一辆汽车的质量是3510kg ，发动机的额定功率为60kW ，汽车所受阻力恒为2000N 。
如果汽车从静止开始保持额定功率不变进行启动。
则：（1）从静止开始到速度最大这段时间内，汽车做什么运动？为什么？（2）汽车的最大速度为多少？（3）当汽车的速度为10m/s 时，汽车的加速度为多大？（4）汽车从开始运动10s 时间内，牵引力做了多少功？3．发动机额定输出功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶的最大速度是40m/s。
汽车的质量为2.0×103kg。
如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小是2m/s2，发动机的输出功率达到额定功率之后保持不变，运动过程中阻力不变．求：（1）汽车受到的阻力多大？（2）汽车维持匀加速运动的时间是多少？（3）5s末、15s末汽车的瞬时功率各多大？4．汽车在水平直线公路上行驶，额定功率为Pe=80kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5×103N，汽车的质量M=2.0×103kg．若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a=1.0m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶．求：（1）汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度；（2）匀加速运动能保持多长时间；（3）当汽车的速度为5m/s时的瞬时功率；（4）当汽车的速度为20m/s时的加速度．5．质量是2000kg、额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶中的最大速度为20m/s。
专题强化06机车的两种启动方式—2024高一物理必修二期中期末满分专题复习【人教版2019】
专题强化06机车的两种启动方式[学习目标] 1.会分析机车以恒定功率和以恒定加速度启动过程中各物理量的变化(重点)。
2.掌握机车启动问题的分析思路和分析方法(难点)。
一、以恒定功率启动一汽车在水平路面上以恒定功率P从静止开始加速运动，运动过程中受到的阻力大小为F f：(1)机车功率指的是合力做功的功率(总功率)还是牵引力做功的功率？(2)汽车在启动过程中速度v、加速度a怎么变化？汽车的最大速度是多大？(3)试在图中定性画出此过程中的v－t图像。
答案(1)机车功率指的是发动机的功率，即牵引力做功的功率。
(2)(3)如图所示：例1一列火车总质量m＝500 t，机车发动机的额定功率P＝1.2×106 W，在水平轨道上行驶时，轨道对列车的阻力F f是车重力的0.01倍，g＝10 m/s2，求：(1)列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＝10 m/s时，列车的瞬时加速度大小a1；(3)在水平轨道上以36 km/h的速度匀速行驶时，发动机的实际功率P′；(4)若火车从静止开始，额定功率保持不变启动时，当加速度a＝0.5 m/s2时，列车的速度为多大。
答案(1)24 m/s(2)0.14 m/s2(3)5×105 W(4)4 m/s解析(1)列车以额定功率工作，当牵引力等于阻力，即F＝F f＝kmg时列车的加速度为零，速度最大，则v m＝PF＝Pkmg＝24 m/s(2)v1＝10 m/s<v m，此时列车做加速运动，F1＝Pv1＝1.2×105 N，由牛顿第二定律可知F1－F f＝ma1解得a1＝0.14 m/s2(3)当v＝36 km/h＝10 m/s时，列车匀速运动，F′＝F f，则发动机的实际功率P′＝F f v＝5×105 W(4)根据牛顿第二定律得，牵引力F″＝F f＋ma＝3×105 N，所以额定功率下的速度大小为v′＝PF″＝4 m/s。
机车启动的两种方式专题训练
机车启动的两种方式专题训练1．机车以下列两种方式起动，且沿直线运动（设阻力不变）方式①：机车以不变额定功率起动②：机车起动功率先随速度均匀增加，后保持额定功率不变．如图给出四个图象中，能够正确反映机车速度v随时间变化是（）A．甲对应方式①，乙对应方式②B．乙对应方式①，丙对应方式②C．甲对应方式①，丙对应方式②D．丙对应方式①，丁对应方式②2．下列关于机车以恒定加速度启动后各物理量随时间变化关系图象中错误是（）A．B． C．D．3．一列质量是5×105kg机车，在水平平直轨道上由静止开始匀加速启动，加速度大小为0.4m/s2．已知机车额定功率为3000kw，当机车由静止达到最大速率30m/s时，共用时t秒．行驶过程中阻力恒定，则：（1）机车匀加速阶段牵引力多大？（2）机车匀加速阶段实际功率等于额定功率时，机车速度多大？（3）机车由静止达到最大速度时，前进距离是多少？（答案中可以包含字母t）答：（1）机车匀加速阶段的牵引力1×105N．（2）匀加速阶段机车的实际功率等于额定功率时，机车的速度10m/s．（3）机车由静止达到最大速度时，前进的距离是=（30t-2625）m．4．（2011•临沂模拟）当前，我国“高铁”事业发展迅猛，假设一辆高速列车在机车牵引力和恒定阻力作用下启动，在水平轨道上由静止开始，其v-t图象如图示，已知在0---t1，时段为过原点倾斜直线，t1时刻达到额定功率P，此后保持功率P不变，在t3时刻达到最大速度v3，以后匀速运动，则下述判断正确有（）A．从0至t3时间内机车一直做匀加速直线运动B．在t2时刻的加速度大于t1时刻的加速度C．在t3时刻以后，机车的牵引力为零D．该列车所受的恒定阻力大小为p/v35．如图为一机车沿平直公路方向行使过程中运动速度-时间图象，则该过程中机车输出功率-时间图象最接近图下图中（）A．B．C．D．6．一质量m=500t的机车，以恒定功率P=375kW由静止出发，机车沿直线行驶了s=2250m速度达到最大值υm=54km/h．若所受阻力f恒定不变，取重力加速度g=10m/s2，试求：（1）机车受到阻力f大小；（2）机车在这2250m内行驶所用时间t．答：（1）机车受到阻力f的大小为2.5×104N；（2）机车在这2250m内行驶所用的时间为300s7．质量M=500t，以恒定功率从静止出发，经过时间t=5min在水平路面上行驶了s=2.25km，速度达到了最大值v m=54km/h，则功率为W，运动中受到平均阻力为N．故答案为：3.75×105；2.5×1048．（2010•福建）如图，物体A放在足够长的木板B上，木板B静置水平面。
专题：机车的两种启动方式课件
F牵 F阻 ma
P额 P额 vm F牵 f
P额 F牵 v
2、达到最大速度时，a=0。此后做匀速直线运动。
注意：发动机的功率指牵引力的功率而
不是指合外力或阻力的功率。
2、以恒定的牵引力F启动 P<P额，继续匀加速
加速度a 一定
v=at
速度v
牵引力 不变
P Fv
功率P
匀加速直线运动
车重的0.1倍，让汽车保持额定功率P0=6*104W由静止
开始运动，行驶过程中阻力不变，取g=10m/s2,请回答 以下问题： （1）经过时间t=1s，速度为V1=4m/s，求此时的加速 度。 a=2m/s2 （2）当汽车的加速度为a2=1m/s2时，求汽车的速度。 （3）求汽车所能达到的最大速度。 vm=12m/s v2=6m/s
2、以恒定的加速度启动。
1、以额定功率P额启动
例1：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，g =10m/s2。汽车保持额定功率不变。 从静止启动后:
①汽车所能达到的最大速度是多大？ 12m/s
②当汽车的加速度为2m/s2时速度多大？ 4m/s
③当汽车的速度为6m/s时加速度多大？ 1m/s2
1、以额定功率P额启动
P额 F牵 v 瞬时速度
V↑ F>f 牵引力 F↓ a>0
v
F牵 f阻 a m
加速度
a↓
图像：
匀速 变加速
F=F阻，a=0 v最大
汽车的两种运动状态
1、没有达到最大速度时，有瞬时加速度。 汽车做加速度逐渐减小的变加速运动。
教学拓展
专题：机车的两种启动方式
机车的两种启动
持时间 t0＝ a
[针对训练]
1．一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
(
)
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－f＝ma，可知加速度减小，选项B正确。
专题突破——机车启动问题
前提
1、机车在行驶的过程中，受到恒定阻力f。
2、机车在行驶的过程中，发动机的瞬时功率P=FV。
瞬时速度
功率
v
P=F v
牵引力
机车两种启动方式
1、恒定功率启动
P一定
v增大
F=P / V
F减小
a减小
当F=f时
a=(F-f )/ m
（1）恒定功率启动的v-t
v
vm
v最大，以vm匀速
【答案】
(1)20 m/s
(2)40 m/s
1.5 m/s2
【解析】(1)机车做匀加速直线运动，有 F－F f＝ma，
F＝F f＋ma＝2×103 N＋4×103×0.5 N＝4×103 N，
80 kW
P
则匀加速的最大速度 v1＝ ＝
＝20 m/s.
F 4×103 N
（2）当汽车达最大速度时，a＝0，有 F′＝Ff，
P
80 kW
则 vm＝ ＝
＝40 m/s，当 v2＝10 m/s 时，
3
Ff 2×1 F″＝ ＝
＝8×10 N．
v2 10 m/s
3
3
F″－Ff 8×10 －2×10
(人教版2019必修第二册)高一物理 专题1：机车的两种启动方式(分层练习)(原卷版+解析)
专题1：机车的两种启动方式一、以恒定功率启动1．（2022春·陕西咸阳·高一期末）一辆汽车在水平公路上行驶，设汽车在行驶过程中所受阻力不变，汽车的发动机始终以额定功率输出。
关于牵引力和汽车速度，下列说法中正确的是（）A．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大B．汽车加速行驶时，牵引力增大，速度增大C．汽车加速行驶时，牵引力减小，速度增大D．当牵引力等于零时，速度达到最大值【答案】C【详解】ABC．根据P Fv=由题意可知汽车的发动机始终以额定功率输出，可知汽车加速行驶时，汽车速度增大，牵引力减小，C正确，AB错误；D．当牵引力等于汽车所受阻力时，汽车速度达到最大值，D错误。
故选C。
2．（2022春·陕西渭南·高一渭南高级中学阶段练习）质量为m的汽车在平直公路上启动，阻力f保持不变，当它以加速度a加速到速度v时，发动机的实际功率正好等于额定功率P，从此时开始，发动机在额定功率下工作，则此后（）A．汽车的牵引力先减小后不变B．汽车的牵引力为f+maC．汽车的最大速度为PmaD．汽车的加速度在增大【答案】A【详解】ABD．由P Fv=，可知当达到速度v后，此时牵引力大于阻力，继续做加速运动，则牵引力减小，由牛顿第二定律可知F f ma-=汽车做加速度减小的加速运动，当牵引力等于阻力时，加速度减小到零，速度达到最大，所以汽车的牵引力先减小后不变，故A正确，BD错误；C．汽车的最大速度为故选A 。
3．（2022春·河北石家庄·高一阶段练习）（多选）连准扬镇高铁扬州段12月11日正式开通，如图所示，“复兴号”列车正沿直线驶出扬州东站，假设列车质量为m ，牵引电机的输出功率恒为P ，所受阻力恒为f 。
某时刻速度为1v 、加速度为1a ，一段时间t 后速度为2v ，在这段时间内位移为x 。
下列关系式正确的是（ ）A ．122v v x t +>B ．11P f a mv m =- C ．21112x v t a t =+ D ．22211122Pt mv mv =-可知速度增大，牵引力减小，加速度减小，即车做加速度减小的变加速直线运动，不是匀变速直线运动，则位移表达式不成立，C错误；A ．根据上述分析，作出v —t 图如图所示由于车做加速度减小的变加速直线运动，则该运动的位移大于如图虚线描述的匀加速直线运动的位移，则有B ．列车速度为v 1时，牵引力是1P v ，根据牛顿第二定律得解得B 正确；D ．根据动能定理可知解得D 错误。
机车的两种启动方式课件
辅助发动机启动
辅助发动机启动是指在内燃机上安装一个小 型辅助发动机，用于启动主内燃机。在启动 时，先手动旋转主内燃机的曲轴，使压缩行 程的活塞向上运动，然后开启辅助发动机， 通过传动装置驱动主内燃机的曲轴旋转，从 而完成启动过程。这种启动方式通常适用于 大型内燃机和无法实现电动启动的情况。
机车启动方式课件
xx年xx月xx日
• 电力机车的启动方式 • 内燃机车的启动方式 • 蒸汽机车的启动方式 • 机车启动方式的比较与选择
目录
01
电力机车的启动方式
直接启动
直接启动是指将电动机直接接入其额定电压的电源，并施加 额定电流的启动方式。这种启动方式的优点是操作简单、控 制方便，但启动电流较大，对电网和机械设备的冲击较大， 只适用于小容量电动机的启动。
辅助发动机启动的优点是可靠性高、可以适 应各种恶劣环境。但是，它需要额外的启动 设备和传动装置，结构复杂且成本较高。此 外，辅助发动机本身也需要维护和保养，增
加了使用成本和维护工作量。
03
蒸汽机车的启动方式
蒸汽机车直接启动
总结词
直接启动是蒸汽机车最常用的启动方式，通过点燃锅炉内的燃料，产生蒸汽推动活塞， 进而带动机车前进。
直接启动的电路简单，只需要将电动机的三相绕组直接接入 电源即可。在启动瞬间，电动机的启动电流为额定电流的5-7 倍，对电网造成较大的冲击。
串联启动
串联启动是指将多台电动机串联接入电源的启动方式。这 种启动方式的优点是可以减小启动电流对电网的冲击，但 需要控制每台电动机的启动时间，否则会造成部分电动机 过载。
专题 机车启动的两种方式(课件)-高中物理(人教版2019必修第二册)
小试牛刀
2、（多选）按额定功率行驶的汽车，所受地面的阻力保持不变，
则（
）
A．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大
B．汽车可以做匀加速运动
C．汽车加速行驶时，加速度逐渐减小，速度逐渐增大
D．汽车达到最大速度时，所受合力为零
CD
小试牛刀
3、(多选)火车从车站开出做匀加速运动，若阻力与速度成正比，则( ACD ) A．火车发动机的功率一定越来越大，牵引力越来越大 B．火车发动机的功率恒定不变，牵引力越来越小 C．当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率这 时应减小 D．当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率一 定跟此时速率的二次方成正比
牵引力为： F P额 80 000 N 5103 N
v
16
所以汽车的加速度为：a
F f m
5103 4103
2 103
=0.5 m/s2
答案： (1)4×103 N (2)5 s (3)48 kW (4)0.5 m/s2
小试牛刀
1、拖拉机耕地时一般比在道路上行驶时速度慢，这样做的主 要目的是( ) D A．节省燃料 B．提高柴油机的功率 C．提高传动机械的效率 D．增大拖拉机的牵引力
根据牛顿第二定律有: F–f=ma F=f+ma=4.5×103N 匀加速运动完毕时有:P=Pm ∵Pm=Fv ∴v=Pm／F=9.0×104 ／4.5×103m/s=20m/s ∵v=at ∴t=v／a=50s 错误解法:vm=at t=vm／a=90s
【例题】假定额定功率80 kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为20 m/s，汽 车质量为2×103 kg，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度为2 m/s2， 运动过程中阻力不变，求： (1)汽车所受的恒定阻力大小； (2)汽车匀加速运动的最长时间. (3)3 s末汽车的瞬时功率多大？ (4)速度为16 m/s时汽车的加速度多大？
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直线
动
运动
•机车以恒定加速度启动的v－ t 图
先做匀加速运动，之后做加速度逐渐减小的变
加速直线运动，最终以速度 线运动。
vm＝
P
f阻
做匀速直
v
vm
0 t1 t2
t
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学会思考
总结：1、做匀加速运动只能维持一段时间,在这段 时间内牵引力的功率随时间的增大而增大,当增大到 额定功率时,匀加速运动结束匀加速的时间为：
• 10、你要做多大的事情，就该承受多大的压力。12/16/
2020 3:17:37 AM03:17:372020/12/16
• 11、自己要先看得起自己，别人才会看得起你。12/16/
谢 谢 大 家 2020 3:17 AM12/16/2020 3:17 AM20.12.1620.12.16
• 12、这一秒不放弃，下一秒就会有希望。16-Dec-2016 December 202020.12.16
•
7、最具挑战性的挑战莫过于提升自我 。。20 20年12 月上午 3时17 分20.12. 1603:1 7December 16, 2020
•
8、业余生活要有意义，不要越轨。20 20年12 月16日 星期三 3时17 分37秒0 3:17:37 16 December 2020
•
9、一个人即使已登上顶峰，也仍要自 强不息 。上午 3时17 分37秒 上午3时 17分03 :17:372 0.12.16
❖ 匀速 直线 运动
•机车以恒定功率启动的v－ t 图
先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，最
终以速度vm＝
P
f阻
v
做匀速直线运动。
记住两个公式
vmபைடு நூலகம்
（1）瞬时加速度公式:
a=
F m
f阻
0
t1
t (2)最大速度公式
vm＝
P
f阻
注意：发动机做的功只能用W = Pt计算阻，不能用W
=Fs 计算（因为F 为变力）
例: 汽车发动机的输出功率为 P=60kw 并保持不 变，汽车的质量为5T，汽车在平直公路行驶时，阻 力是车重的0.1倍，（g=10m/s2）求: 1）汽车运动的最大速度。 2）当汽车的加速度为2m/s2时，速度为多大？ 3）当汽车的速度为6m/s时，加速度为多大？
解：
当F
kmg时，速度最大：Vm
t1=
Vt a
=
P额 Fa
=(maP+额f阻)a
2.匀加速结束时的速度并不是汽车的最大速度， 不论是哪种方式启动，最大的速度都是Vm=P额/f阻
第二种情况：汽车以恒定功率启动
v↑
F↓＝→vP↑
a↓＝
F↓－→f阻 →m
当F= f阻时，
a＝0 ，v达到
最大
vm＝
P f阻
保持
vm
匀速
❖ 加速度逐渐减小 的变加速直线运 动
N
f
F
mg 图1
第一种情况：汽车以恒定加速度启动
→a＝→F－→m→f阻
→F P↑＝→F v↑ v↑
当P= P额时，保 持P额继续加速
❖ 匀加速直线运动
v↑
F↓＝P→v额↑
a↓＝
F↓－→f阻 →m
当F= f阻时，
a＝0 ，v达到
最大
vm＝
P额 f阻
保持
vm
匀速
❖ 加速度逐渐减小
❖ 匀速
的变加速直线运
机车两种启动方式讨论
正确分析汽车启动问题，关键抓住三点： 1.正确分析物理过程。 2.抓住两个基本公式： （1）功率公式：P=Fv，其中P是汽车的功率，F是汽 车的牵引力，v是汽车的速度。 （2）牛顿第二定律：F-f=ma，如图1所示。
3.正确分析启动过程中P、F、f、v、a的变化抓住不变
量、变化量及变化关系。下面就该类问题作详细分析。
•
5、知人者智，自知者明。胜人者有力 ，自胜 者强。 20.12.1 620.12. 1603:1 7:3703: 17:37D ecembe r 16, 2020
•
6、意志坚强的人能把世界放在手中像 泥块一 样任意 揉捏。 2020年 12月16 日星期 三上午 3时17 分37秒0 3:17:37 20.12.1 6
•
2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。03:1 7:3703: 17:3703 :1712/ 16/2020 3:17:37 AM
•
3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.12.1 603:17: 3703:1 7Dec-20 16-Dec-20
•
4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 03:17:3 703:17: 3703:1 7Wednesday, December 16, 2020
• 13、无论才能知识多么卓著，如果缺乏热情，则无异 纸上画饼充饥，无补于事。Wednesday, December 16, 2
02016-Dec-2020.12.16
• 14、我只是自己不放过自己而已，现在我不会再逼自 己眷恋了。20.12.1603:17:3816 December 202003:17
P kmg
60 103 0.1 5104
m/
s
12m /
s
P v1
kmg
ma1
v1
P kmg ma1
60 103 5103 104
m/
s
4m /
s
a2
P V2 kmg m
104 5 103 5 103
m s2
1m s2
•
1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 2.1620. 12.16W ednesday, December 16, 2020