高中物理机车启问题专题.docx

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 1 例|1（09·四川）图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上作匀加速直线运动，加速度，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做的匀速运动。取，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以求出匀加速运动的时间了。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=F0vm ① P0=mg ② 代入数据，解得 P0=5.1×104W ③ （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=F0v1 ④ F-mg=ma ⑤ v1=at1 ⑥ 联立③④⑤⑥式，解得 t1=5 s ⑦ t=2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则 v2=at ⑧ P=Fv2 ⑨ 联立⑤⑧⑨式，解得 P=2.04×104W 【答案】（1）5.1×104W （2）5 s 2.04×104W 【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：，，。 2涉功能机车启动问题 2 例|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的方式吊高90m（已知此物体被吊高接近90m时，已开始以最大速度匀速上升）所用时间为多少？（取10m/s2） 【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