直击机车启动问题80056

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1、直击机车启动问题一.机车的两种启动问题当机车从静止开始沿水平而加速运动时，有两种不同的加速过程，但分析时采用的基本公式都是氏內和为使问题简化，假定机车所受阻力大小恒定.1.恒定功率的加速问题由公式IMFv和知，由于P恒定，随着増大，F必将减小，a也必将减小，机车做加速度不断减小的加速运动,PP直到匸f,a=0,这吋V达到最大值’可见恒定功率的加速运动一定不是匀加速运动•这种加速过程发动机做的功只能用站Pt计算,不能用站Fs计算（因为F为变力）.―»—►2恒定牵引力的加速问题由公式"V和Ifrm知，由于F恒定，所以a恒定，机车做匀加

2、速运动，而随着v的增大，功率也将不断增大，直到功率达到额定功率R功率不能再增大了•这时匀加速运动结束，其最大速度为,此后机车要想继续加速就只能做恒左功率的变加速运动了•可见当机车做恒定牵引力的加速运动时功率一定不恒定.这种加速过程发动机做的功只能用曾•s计算，不能用辟Pt计算（因为P为变功率）.以上机车的两种启动过程可用如图所示的v-t图像来概括说明.（F讪寸间内，机车从静止开始匀加速运动，牵引力F恒定，机车的输岀功率Mv不断变大，铀寸刻达到额定功率（匀加速阶段结束）；t门2时间内，机车以恒定功率继续加速，牵引力和加速度不断减小（

3、加速度减小的加速运动），对应图像中曲线部分；t2时刻加速度减为零，&f,机车匀速前进（对应图像中水平直线部分），此时达到最大速度典例1（2011・天津卷）一新型赛车在水平专用测试道上进行测试，该车总质量为n^lx101kg，由静止开始沿水平测试道运动，用传感设备记录其运动的v-t图像如图所示.该车运动中受到的靡擦阻力（含空气阻力）恒定,且摩擦阻力跟车的垂力的比值为H=0.2赛车在（b-5s的—t图像为直线，5s末该车发动机达到额定功率并保持该功率行驶，在》20s之间，赛车的Lt图像先是一段曲线，后为直线.取g=10n^2,试求：（

4、1）该车的额定功率；（2）该车的最人速度V..【分析】（1）（T5s赛车做匀加速运动，其加速度:所以发动机牵引力的额定功率讪=1.2XltfW.（0由WVm,解得：Vm=60.点评弄清楚v-t图像中各段图线所表示的运动过程，然后画出运动草图，合理运用牛顿运动定律和运动学公式是解决此类问题的基本思路和方法.拓展训练1-•辆电动汽车的质量为IXltfkg额定功率为2X10W在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为V2,运动中汽车所受阻力恒定.发动机的最大牵引力为3XltfN其行驶过程中牵引力F与车速的倒数“的关系如图所示.试求：（

5、1）勺的大小；（3頼个运动中的最大加速度；（3当汽车的速度为10必时，发动机的功率.xIO'Z二、机车启动问题中的位移分析方法在机车启动过程中，计算机车的位移是一个难点•由于机车一•般会经历多个运动过程，在匀变速运动过程中可以利用运动学公式直接求解，但在变加速运动阶段，只能借助动能定理来计算.在机车启动问题中，要注遺区别“两个速度”，即匀加速阶段的最人速度（图像中的V.）和最终匀速运动的速度（图像中的VJ•求匀加速阶段的位移可运用匀变速直线运动的位移公式计算变加速运动阶段的位移则不能用上述公式，但由于该阶段功率P不变，故可以用动能

6、定理i212.亍叫■严•P（t2-tl）-fx2=计算如在调研1中，计算赛车出发后前20s内的位移，分析如下：'I'I!前5s内赛车匀加速运动他移%

7、=刊=50m::在5"20S内（即I.二15必发动机已经迖到额定奉引功率，且在20s时车的速I'I也为最大速度叫，由动能定理猖Pq-角=卜町-+局;I代入数据解得人=100m总位移店裁十&=150m典例2（2011•浙江卷）节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车.有一质量帀1000kg的混合动力轿车，在平直公路上以速度vlTOknzh匀速行驶，发动机的输出功率

8、为P=50酬.当驾驶员看到前方有80knyli的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动1^72m后，速度变为v2=72kn0i此过程中发动机功率的1/5用于轿车的牵引，4/5用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有5呀专化为电池的电能.假设轿车在上述运动过程屮所受阻力保持不变.求：（1）轿车以90knyh在平直公路上匀速行驶时，所受阻力f的大小；（刀轿车从90kn/h减速到72knyh过程中，获得的电能Eu;•【分析】（1）轿车牵引力与输出功率的关系P^vl

9、将P=50l^vvl=90kn/h=25必代入得F=—=2xIO3N•当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有U2XltfN•（刀在减速过程中，发动机只有M用于轿车的牵引，根据动能定理有代入数垢得A=1.575x10’J4电池获得的电館为瓦二0.