高一物理功功率專題(機車啟動兩種方式).doc

功和功率專題一、功率基本概念1概念：功率是描述 。定義：功率等于 。2功率的公式：(1)平均功率：PW/t (2)瞬時功率：PFVcos3功率是 量。國際單位制中功率符號是 ，單位 ?！纠?】舉重運動員在5s內(nèi)將1500 N的杠鈴勻速舉高了2 m，則可知他對杠鈴做的功為 ，功率是 .【例2】兩個體重相同的人甲和乙一起從一樓上到三樓，甲是跑步上樓，乙是慢步上樓.甲、乙兩人所做的功W甲 W乙，他們的功率P甲 P乙.（填“大于”“小于”或“等于”）【例3】某人通過一個無摩擦的定滑輪，把一只猴子勻速提高 h.第一次猴子相對繩子不動，人提拉所做的功為 W1，功率為 P1；第二次人拉動繩子的速率不變，猴子相對于繩勻速上爬，提拉的高度不變，人提拉所做的功為W2，功率為 P2.則有( )AP1P2，W1W2 BP1P2，W1W2 CP1P2，W1W2 DP1P2，W1W2二、兩個公式的應用1.公式PW/t是定義式，但中學階段只能用它計算平均功率。而PFVcos可用于計算瞬時功率和平均功率。2. 公式P=Fv 對于機車，由于F與v一般方向一致，故可寫為P=Fv。機車在實際運行中有兩種理想模式：機車運行時受兩個重要力：牽引力F和阻力f。.機車以恒定功率啟動的運動過程由公式P=Fv和F-Ff=ma知，由于P恒定，隨著v的增大，F(xiàn)必將減小，a也必將減小，汽車做加速度不斷減小的加速運動，直到F=Ff，a=0，這時v達到最大值。可見恒定功率的加速一定不是勻加速。這種加速過程發(fā)動機做的功只能用W=Pt計算，不能用W=Fs計算（因為F為變力）。這一啟動過程的P-t、-t關(guān)系如圖所示.機車以恒定加速度啟動的運動過程由公式P=Fv和F-Ff=ma知，由于F恒定，所以a恒定，汽車做勻加速運動，而隨著v的增大，P也將不斷增大，直到P達到額定功率Pm，功率不能再增大了。這時勻加速運動結(jié)束，其最大速度為,此后汽車要想繼續(xù)加速就只能做恒定功率的變加速運動了。可見恒定牽引力的加速時功率一定不恒定。這種加速過程發(fā)動機做的功只能用W=FL計算，不能用W=Pt計算（因為P為變值）。這一啟動過程的P-t、-t關(guān)系如圖所示特別提示：圖象中的V0為機車以恒定加速度啟動時，勻加速運動的末速度，但并非是加速過程的最大速度，因為此后還有一個變加速運動過程。而Vm為機車一額定功率運動時所能達到的最大速度?！纠}1】一汽車額定功率為P額=100 kW，質(zhì)量為m=10103 kg，設阻力恒為車重的0.1倍，取g=10 m/s2.(1)若汽車以額定功率啟動，求所達到的最大速度vm；(2)若汽車以a=0.5 m/s2的加速度啟動，求其勻加速運動的最長時間.思路點撥：汽車以恒功率啟動，速度增大，牽引力減小做加速度逐漸減小的加速運動，直到牽引力等于阻力為止；汽車開始做勻加速運動牽引力和阻力恒定，隨著速度增加，它的實際功率逐漸增大，直到FV等于額定功率為止。解析：(1)汽車以額定功率啟動，達到最大速度時，阻力與牽引力相等.依題Ff=0.1mg，所以vm= m/s=10 m/s.（2）汽車以勻加速啟動時的牽引力為：F=ma+Ff=ma+0.1mg=101030.5 N+0.11010310 N=1.5104 N達到額定功率時的速度為：vt= m/s=6.7 m/svt即為勻加速運動的末速度，故做勻加速運動的最長時間為：t= s=13.3 s.答案：（1）10 m/s （2）13.3 s思維總結(jié)：此類問題的關(guān)鍵是功率變化關(guān)系，加速度改變規(guī)律，速度改變規(guī)律的綜合運用。【例題2】汽車發(fā)動機的額定功率為60KW，汽車的質(zhì)量為5T，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0.1倍，求：汽車以額定功率從靜止啟動后能達到的最大速度是多少？汽車從靜止開始，保持以0.5 m/s2加速度做勻加速度運動，這一過程能維持多長時間？解析：（1）該汽車屬于第一類機車啟動模式，所以最大速度為：，又Ff=0.1mg，所以可得=12m/s。（2）該問的情況屬于第二類機車啟動模式，由知，F(xiàn)=7500N，因此，勻加速運動的時間為：=4s。思維總結(jié)：解決機車啟動問題，首先要弄清是哪種啟動方式，然后采用分段處理法，在勻加速階段常用牛頓第二定律和運動學公式結(jié)合分析，在非勻加速階段，一般用動能定理求解。額定功率下運行：設輸出功率為P，先做加速度越來越 的加速運動，直到速度達到 ，最后做 運動。其v-t圖像：勻加速起動的運動過程是：先是牽引力F恒定，輸出功率P隨物體運動 v的 。直到 ，此后速度再增大就需減少牽引力，再做加速度越來 的加速運動，直到速度達到最大值，最后做 運動。其v-t圖像：【強化訓練功率】1.質(zhì)量為5103 kg的汽車在水平路面上由靜止開始以加速度a=2m/s2 做勻加直線運動，所受的阻力是1.0103N。汽車啟動后第1秒末發(fā)動機的瞬時功率是（ ）A 、4kW B、40kW C、22 kW D、88KwC2關(guān)于功率，下列說法正確的是（ ）A.力對物體做的功越多，功率就越大B.做功時間短的機械功率大C.完成相同的功，用的時間越長，功率越大D.功率大的機械在單位時間里做的功多3甲、已兩車的額定功率之比是1：2，當兩車以各自的額定功率行駛時，可判定（ ）：A兩車裝的貨物質(zhì)量之比1：2 B在相同時間內(nèi)，兩車做功之比2：1C兩車行馳的速度比1：2 D速度相同時，兩車的牽引力比1：2D4汽車上陡坡時，一般要換低擋，使車速降低，這是為了A.減小額外功 B.增大功率 C.增大牽引力 D.增加有用功5設飛機飛行中所受阻力與速度的平方成正比，如果飛機以速度V勻速飛行時，其發(fā)動機功率為P，則飛機以2P勻速飛行時，其發(fā)動機的功率為：（ ）A 2P B 4P C 8P D 無法確定7某大型商場的自動扶梯以恒定速率v1運送顧客上樓購物某顧客第一次站在扶梯上不動隨扶梯向上運動；第二次他以相對于扶梯的速率v2沿扶梯勻速向上走動兩次扶梯對這位顧客所做的功分別為W1和W2，扶梯牽引力的功率分別為P1和P2，則下列結(jié)論正確的是（ ）來源:Zxxk.Com來源:學科網(wǎng)A.W1W2，P1P2 B.W1W2，P1=P2 C.W1=W2，P1W2，P1=P2 8.汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛，發(fā)動機功率為P快進入鬧市區(qū)時，司機減小了油門，使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛下列四個圖象中，哪個正確表示了從司機減小油門開始，汽車的速度與時間的關(guān)系（ ） tvOv00.5v0tvOv00.5v0tvOv00.5v0tvOv00.5v0 練習一、選擇題1關(guān)于功率的概念，下列說法中正確的是()A.功率是描述力對物體做功多少的物理量B.由可知，功率與時間成反比C.由P=Fv可知：只要F不為零，v也不為零，那么功率P就一定不為零D.某個力對物體做功越快，它的功率就一定大2關(guān)于汽車在水平路上運動，下列說法中正確的是()A.汽車啟動后以額定功率行駛，在速率達到最大以前，加速度是在不斷增大的B.汽車啟動后以額定功率行駛，在速度達到最大以前，牽引力應是不斷減小的C.汽車以最大速度行駛后，若要減小速度，可減小牽引力功率行駛D.汽車以最大速度行駛后，若再減小牽引力，速率一定減小3下面關(guān)于功率的說法正確的是( )A.做功多的物體,功率一定大 B.功率大的汽車做功一定快C.10kW小于8kW D.10kW大于8kW4.設河水阻力跟船的速度平方成正比,若船勻速運動的速度變?yōu)樵瓉淼?倍,則船的功率變?yōu)樵瓉淼? )A.倍 B. 2倍 C.4倍 D.8倍5.質(zhì)量為m的物體從靜止開始做加速度為a的勻加速直線運動,在運動時間為t的過程中,合外力對它做功的平均功率為( )A. B. C. D.6.汽車上坡時,必須換擋,其目的是( )A.減小速度,得到較小的牽引力 B.增大速度,得到較小的牽引力C.減小速度,得到較大的牽引力 D.增大速度,得到較大的牽引力二、填空7用與斜面平行的10N的拉力沿斜面把一個物體從斜面底端拉到頂端需時間2.5s，已知斜面長3.0m，物體在斜面頂端時的速度為2.0ms，在這過程中拉力的平均功率為_w，在斜面頂端的瞬時功率為_w.8一個質(zhì)量為5kg的物體從45m高的樓上自由下落至地面,則這一過程中重力的平均功率為: ,落地時重力的瞬時功率為: .三、計算題9.質(zhì)量=3kg的物體,在水平拉力F=6N的拉力作用下,在光滑的水平面上從靜止開始運動,運動時間t=3s,求:(1)力F在3s內(nèi)對物體所做的功(2)力F在3s內(nèi)對物體所做的功的平均功率(3)3s末力F對物體所做的功的瞬時功率圖5-20-110如圖5-20-1所示，質(zhì)量為m的小滑塊，由靜止開始從傾角為的固定的光滑斜面頂端A滑至底端B，A點距離水平地面的高度為h，求:(1)滑塊從A到B的過程中重力的平均功率.(2)滑塊滑到B點時重力的瞬時功率.11. 跳繩是一種健身運動.設某運動員的質(zhì)量是50kg，他1min跳繩180次，假定在每次跳躍中，腳與地面的接觸時間占跳躍一次所需時間的，則該運動員跳繩時，克服重力做功的平均功率是多大?參考答案一、選擇題1.CD;2.BC;3.D;4.D;5.B;6.C二、填空7.12;20 8.750W;1500W三、計算題9.(1)加速度=2m/s2,3s內(nèi)的位移=9m,則WF=54J(2)=18W(3)3s末速度=6m/s,所以=36W10.（1）滑塊滑到底端的速度，由于滑塊做勻變速直線運動，所以平均功率為：（2）瞬時功率為：=11.跳躍一次所用時間為:s=s,則在空中的時間為:=s由豎直上拋運動的對稱性可知:上升或下降的時間為:=s1s內(nèi)跳躍3次,故克服重力做功的平均功率為:W1. 關(guān)于功率概念，下列說法中正確的是( )A.力對物體做的功越多，力做功的功率越大B.功率是描述物體做功快慢的物理量C.從公式P=Fv可知，汽車的發(fā)動機功率可以隨速度的不斷增大而提高D.當輪船勻速航行時，合外力為零，所以此時發(fā)動機的實際功率為零2. 在平直公路上以一般速度勻速行駛的自行車所受阻力約為人和車總重的0.02倍，騎車人的功率約為（ ）A. 0.1kW B. 10-3kW C. 1kW D. 10kW3. 火車做勻加速直線運動中，若阻力不變，則牽引力F和瞬時功率P的變化情況是（ ）A. F不變，P變大 B. F變小，P不變 C. F變大，P變大 D. F、P都不變4. 同一恒力按同樣方式施于物體上，使它分別沿著粗糙水平地面和光滑水平地面移動相同的一段距離，恒力的功和功率分別為W1、P1和W2、P2，則兩者的關(guān)系是（ ）A. W1W2, P1P2 B. W1=W2, P1P2 C. W1=W2, P1P2 D. W1W2, P1P25. 物體所受到的合外力為一恒力，由靜止開始運動，該力的作用時間越長，則()A.物體的瞬時速度越大 B.物體的瞬時加速度越大C.在單位時間內(nèi)對物體所做的功越多 D.該力的瞬時功率越大6. 質(zhì)量為5kg的小車在光滑的水平面上做勻加速直線運動.若它在2s內(nèi)從靜止開始速度增加到4ms，則在這一段時間里外力對小車做功的平均功率是( )A.40W B.20W C.10W D.5W7. 質(zhì)量為m的物體自由下落，不計空氣阻力，在ts內(nèi)重力對物體做功的平均功率為_W，重力在ts時的瞬時功率為_W.8. 一臺起重機勻加速地將質(zhì)量m=1.0103kg的貨物豎直吊起，在2s末貨物的速度v=4ms取g=10m/s2，不計額外功,求：(1)起重機在這段時間內(nèi)的平均輸出功率 (2)起重機在2s末的瞬時輸出功率9. 質(zhì)量為4t的卡車，額定功率為60kW，當它從靜止開始沿斜坡向上行駛時，每行駛100m，升高5m，所受阻力大小為車重的0.1倍，g取10m/s2，求卡車在上坡過程中能達到的最大速度為多少？此時牽此力多大？10. 一個放在水平面上的物體質(zhì)量為2.0kg，在沿水平方向的拉力作用下運動，其運動速度隨時間變化的圖象如圖所示.已知地面與物體之間的動摩擦因數(shù)為0.2