题型概述:
机车的启动方式常考查的有两种情况,一种是以恒定功率启动,一种是以恒定加速度启动,不管是哪一种启动方式,都是采用瞬时功率的公式p=fv和牛顿第二定律的公式f-f=ma来分析。
思维模板:
机车以额定功率启动。机车的启动过程如图所示,由于功率p=fv恒定,由公式p=fv和f-f=ma知,随着速度v的增大,牵引力f必将减小,因此加速度a也必将减小,机车做加速度不断减小的加速运动,直到f=f,a=0,这时速度v达到最大值vm=p额定/f=p额定/f。这种加速过程发动机做的功只能用w=pt计算,不能用w=fs计算(因为f为变力)。
机车以恒定加速度启动。恒定加速度启动过程实际包括两个过程。如图所示,“过程1”是匀加速过程,由于a恒定,所以f恒定,由公式p=fv知,随着v的增大,p也将不断增大,直到p达到额定功率p额定,功率不能再增大了;“过程2”就保持额定功率运动。过程1以“功率p达到最大,加速度开始变化”为结束标志。过程2以“速度最大”为结束标志。过程1发动机做的功只能用w=f·s计算,不能用w=p·t计算(因为p为变功率).
看看网友们都有什么想法
网友1
这是一道很经典的高一物理下半学期"功率"这一章的机车启动问题,下面是我做这道题的详细步骤,希望能给你一些帮助。
解:
根据p=fv和f-f=ma可知:当机车功率达到额定功率时,机车做匀速直线运动,所以此时阻力=f(牵引力),故:
(1)f=f=p额/v最大=80000/20=4000n所以,阻力为4000牛。
(2)由v=at可知3s末的瞬时速度为v′=2*3=6m/s
f′=f ma=4000 2000*2=8000n
∴p′=fv′=8000*6=48000w∴3s末的功率为48000w。
(3)这题还有一个隐藏条件:机车是以恒定的加速的启动的。∴
该运动情况为:开始做初速为零的匀加速直线运动,当p=p额时,匀加速运动结束,接下来作a减小的加速运动,当a=0时,即f=阻力时,v达到最大,最后以vmas做匀速直线运动。
所以可解:
v〃=p额/f′=80000/8000=10m/s,t=v〃/a=10/2=5s
∴做均加速运动时间为5秒。
(4)该问最好用“动能定理”来解
动能定理即“∑w=△ek”(其中∑w表示合外力做的功,△ek表示动能之差)
经受力分析得:∑w=w牵引力
∴w牵引力=△ek=1/2*mv2=1/2*2000*202=400000j
∴牵引力做的功为400000j。
终于做完了!其实你不必被这麽多的文字吓到!因为有很多是为了提供详细思路才写的,所以你可以更明白些。
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另外:学物理一定要仔细想,认真分析,老师曾告诫我:不要被物理吓到,因为它并不可怕!
最后,希望你能认真分析这道题,再说一遍:这道题很经典!
网友2
两种情况,1功率恒定,先做加速度减小的加速运动,再匀速。2,之比前面多了一个过程,先匀加速到额定功率,在来2过程。网上有很多讲解,自己搜一下,也可以问老师!