2017_2018学年高考物理精做15机车启动的计算大题精做27115

1、精做15机车启动的计算真题精做1、(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m=1000kg的混合动力轿车，在平直公路上以V1=90km/h匀速行驶，发动机的输出功率为P=50kW。当驾驶员看到前方有80km/h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L=72m后,一、，14-速度变为V2=72km/h。此过程中发动机功率的一用于轿车的牵引，一用于供给发电机工作，55发动机输送给发电机的能量最后有50%专化为电池的电能。假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。求(1)轿车以90k

2、m/h在平直公路上匀速行驶时，所受阻力F阻的大小；(2)轿车从90km/h减速到72km/h过程中，获得的电能E电；(3)轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72km/h匀速运动的距离L。【答案】(1)Fi=2M103NE电=6.3M104J(3)L=31.5m【解析】(D汽车牵引力与输出功率的关系尸=吗，将尸=50上的,v1=90km/b=25m为代人得鼻=2xlOJN唧当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有q=2xl0N(2)在减速过程中，注意到发动机只有，尸用于汽车的牵弓L根据动能定理有gPE%=1m诏；掰4代入数据得Pf=1.575x10JJ电源获得的电能为无电=05x/P

3、f=6,3xlO4J(3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为F阻=2父103N。此过程中，由能量转化及守恒定律可知，仅有电能用于克服阻力做功E电=5阻1代入数据得L=31.5m模拟精做2、某学习小组对一辆自制小遥控汽车的性能进行研究。他们让这辆汽车在水平地面上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的v-t图，已知小车在0Ms内做匀加速直线运动，t10s内小车牵引力的功率保持不变，且710s为匀速直线运动；在10s末停止遥控，让小车自由滑行，小车质量n=1kg,整个过程小车受到的阻力Ff大小不变。求：(1)小车受到阻力Ff的大小。(2)在t10s内

4、小车牵引力功率P。(3)小车在加速运动过程中的总位移X。【答案】(1)Ff=2N(2)P=12W(3)x=28.5m【解析】(L)(L)在LOsLOs末撤去牵引力后，小车只在阻力的作用下做匀减速运动，由图象可得激速时的加速O O7101371013度的值为flfl=2m/s=2m/sa ai i 桐=2N=2N(2)小车在710s内做匀速直线运动，设牵引力为F则F=Ff由图象可知Vm=6m/sP=Fvm=12W在t10s内小车的功率保持不变，为12W(3)小车的加速运动过程可分为0tst7s两段，由于ts是功率为12W,所以P3此次牵引力为F1=4N,a=-Vtt所以0t内加速度大小为a a=

5、(F1-Ff)/m=2m/s；时间t=1.5s1.2x1=a1t=2.25m21212G在07s内由动能TE理得：F1x1+Pt2-Ffx=-mvm-mv022得x=28.5m【名师点睛】1、v-t图象的斜率为物体运动的加速度，包围的面积是物体通过的位移。因此本题第(3)问中的x1也可以通过面积求解。2、机车匀加速启动过程还未达到额定功率。3、t时刻是匀加速运动的结束还是额定功率的开始，因此功率表达式结合牛顿第二定律和运动学公式求t是解题的关键。13、如图所不，一个与平台连接的足够长斜坡倾角a a=arcsin,一辆卡车的质量为1t。关闭发动机，卡车从静止开始沿斜坡滑下，最大速度可达120km

6、/h,已知卡车运动过程中所受空气阻力和地面阻力与速度成正比，即f=kv。(1)求出比例系数k;(2)现使卡车以恒定功率P沿斜坡向上行驶，达到的最大速度为54km/h,求功率P；(3)当卡车开上平台后，继续保持此恒定功率行驶40s,重新匀速行驶，求卡车开上平台后到匀速行驶的过程中克服阻力所做的功。【答案】(1)k=10Ns/m(2)P=7250W(3)Wf=-4x104J【解析】(1)mgsin1-kvmmccnr104k=330Ns/m=10Ns/mVm1003P(2)因为P=FV1,牵引力F=一V1P.当卡车向上匀速行驶时：一=mgsine+kv1，由此可得V1P=mgsinv1kv2P-7

7、250W(3)卡车开上平台后,先加速后匀速，匀速行驶的最大速度为9得讶=7251,1,根据动能定理Pt+WPt+Wf f=-=-鬲-10kW,人和车4、一辆摩托车在平直的公路上以恒定的加速度启动，已知摩托车的额定功率为的总质量为200kg。设行使中受到的阻力为人和车重的0.1倍并保持不变，摩托车由静止开始匀加速运动的前8秒内的位移为64m,求：(g取10m/s2)(1)摩托车做匀加速运动时加速度的大小及发动机牵引力的大小；(2)摩托车能达到的最大速率；(3)若摩托车达到最大速度时紧急制动，设车紧急制动时的制动力为车重的0.5倍，且其它阻力不计，求车滑行的距离。【答案】(1)F=600N(2)V

8、m=50m/s(3)s=250m【解析】(1)设匀加速运动时加速度的大小为a,摩托车发动机牵引力的大小为F,恒定阻力为fs=at222a=2m/sF-f=maF=600N(2)摩托车的额定功率为P,当F=f时，有最大速度VmP=fVmVm=50m/s(3)制动后，摩托车做匀减速运动，滑行距离为s2Vm=2asa=生=wgs=250m5、美国通共汽车公司推出的“氨气1型”汽车是一种使用燃料电池驱动的电动汽车，它利用的是氢气和氧气直接反应，其生成物只有水，因此对环境没有污染，该车质量为1.5t，额定输出机械功率为60kW,当它以额定功率行驶时的最高速度为120km/h。求：(1)该汽车以上述最高速

9、度行驶时所受的阻力是车所受重力的多少倍？(2)若行驶中汽车所受重力与速度大小无关，该车行驶时输出机械功率保持额定功率不变，当速度增大到60km/h时瞬时加速度是多少？【答案】(1)k=0.12(2)a=1.2m/s2【解析】(1)汽车以正常情况下的最高速度行驶时的功率是额定功率用二这时汽车做的匀速运动，牵弓I力和阻力大小相等，即尸=凡设阻力是重力的4倍，尸尸痴g代入数据得EH2(2)设汽车以额定功率行驶速度为M时的全引力为尸，贝卜及=FV而阻力大小仍为耳二痴 W 由尸一耳二府代入数据可得1-2m/sJ6、绿色奥运”是2008年北京奥运会的三大理念之一，奥组委决定在各比赛场馆使用新型节能环保电动

10、车，届时奥运会500名志愿者将担任司机，负责接送比赛选手和运输器材。在检测某款电动车性能的某次实验中，质量为8M102kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度V,1并描绘出F=一图象(图中ABBO均为直线)。假设电动车行驶中所受到的阻力恒定，求：v(1)根据图线ABC判断该环保电动车做什么运动并计算环保电动车的额定功率；(2)此过程中环保电动车做匀加速直线运动的加速度的大小；匀加速直线运动；图线BC的斜率表示汽车的功率P,P不变，达到额定功率后，则电动车所受牵引力逐渐减小做加速度减小的变加速直线运动，直至达最大

11、速度15m/s;此后电动车作匀速直线运动(2)a=2m/s2(3)t=1s【解析】(1)由图线分析可知，图线AB牵引力F不变，阻力f不变，电动车由静止开始做匀加速直线运动；图线BC的斜率表示汽车的功率P,P不变，达到额定功率后，则电动车所受牵引力逐渐减小做加速度减小的变加速直线运动，直至达最大速度15m/s;此后电动车作匀速直线运动由图象可得，当最大速度Vma)=15m/s时，牵引力为Fmin=400N故恒定阻力f=Fmin=400N额定功率P=FminVmin=6kWP匀加速运动的末速度V=F代入数据解得v=3m/sy y-,4.*、士曲F Ff f2000400(2)匀加速趋动的加速度以赤

12、；一解得a=2a=2m/s2(3)环保电动车在速度达到3之前、一直做匀加速直线运动故所求时间为才二乜a a将vi=2m/s代入上式解得t=lt=ls7、一列机车的质量是5X105kg,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。已知机车的额定功率为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)机车匀加速阶段的牵引力多大？(2)匀加速阶段机车的实际功率等于额定功率时，机车的速度多大？(3)机车由静止达到最大速度时，前进的距离是多少？(答案中可以包含字母t)【答案】(1)3M05N(2)10m/s(3)s=(30t2625)m【

13、解析】(1)当汽车达到匀速运动时，速度达到最大值，此时牵引力等于摩擦阻力。由此可得：,P5f=一=110Nv因此匀加速阶段的牵引力可得：F牵=ma+f=5父105m0.4+1x105=3父105N(2)设匀加速阶段末的汽车速度为V1O由汽车瞬时速度等于输出功率除以此时牵引力，可得:所用时间为t1=-=25sa0.4对于变加速阶段位移使用动能定理，发动机牵引力做功减去摩擦力做的功等于汽车动能变化量，可得：1212P(t-t1)-fS2=-mVmax-mvi2265I522代入数据为：310(t-25)-110S2510(30-10)2可得：S2=(30t-2750)m所以，机车由静止到达最大速度

14、时，前进的距离是：S=&S2=(30t-2625)m8、额定功率为80kW的汽车，在平直公路上彳T驶的最大速度为20m/S,汽车的质量n=2X103kg。如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2m/S2。运动过程中阻力不变，求：(1)汽车所受的恒定阻力；(2) 3S末汽车的瞬时功率；(3)汽车在匀加速运动过程中牵引力所做的功。P_PF牵maf31063105=10rm/js(3)如图所示，达到最大速度前，有两个运动阶段。设匀加速阶段位移为S1,加速度减小阶段位移为S2。匀加速阶段位移为:22Si=-=125m2a20.4【答案】(1)f1=2000N2（2）a=1m/s（3）s=68

15、.75m【答案】（1）Ff=4000N（2）P2=48kW（3）W=2.0 x105JP【斛析】（1）Ff=4000Nvm,c、P匚一-Ff=mavivi=10m/sv1=at1解得11=5sv2=at2=6m/sP2 匚匚-Ff=mav2解得P2=48kW1,2（3）xat=25m2PF=8000Nv1代入解得W=Fx=2.0105J9、若汽车通过C位置以后，仍保持原来的输出功率继续行驶，且受到的阻力恒为乃，则在图b上画出15s以后汽车运动的大致图象。(解题时将汽车看成质点)(1)汽车受到的阻力大小？(2)汽车减速运动时的加速度大小？(3)汽车运动的距离？(4)在图b中作出汽车15s后的运动

16、图象。图a a(4)如图所示【解析】（1）汽车在AB路段时，有Fi=fiP=F1V1fEV1_32010=2000N10（2）Hl时汽车处于平衡态，有A=2；=4000N/=5雷时汽车开始减速运动，有f f2 2-F-F= =mama4000-2000=2x18。a=a=l lm/sa1212(3)PtT2s=mv2-mvi2220M103M10-4000s=1X2M103M52-1父2M103父10222s=68.75mf1【答案】(1)40m/s(2)0.25m/s2(3)55s10、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

17、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.【答案】(1)v=30m/s(2)a=0.2m/s2【解析】(1)汽车匀速行驶时，机车牵引力F等于阻力f又P=Fv代入数据得v=30m/s(2)设V1=20m/s时机车牵引力为F1,则P=F1V1根据牛顿第二定律F1-f=ma代入数据得a=0.2m/s211、一种氢气燃料的汽车，质量为m=2.0X103kg,发动机的额定输出功率为

18、80kW,行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的0.1倍。若汽车从静止开始先匀加速启动，加速度的大小为a=1.0m/s2。达到额定输出功率后，汽车保持功率不变又加速行驶了800m,直到获得最大速度后才匀速行驶。试求：(1)汽车的最大行驶速度；(2)当汽车的速度为32m/s时的加速度；【答案】(1)40m/s(2)0.25m/s2(3)55s(3)汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间。14【答案】(1)P=3.75105W(2)a=2.5M104m/s2【解析】(D汽车的最大行驶速度7if(2)当汽车的速度为32mt时的至引力产=Z5xl(?N由牛顿第二定律得：F-jmaF-jmaa a= =

19、一一/=0,25m/s1m m(3)汽车从静止到匀加速启动阶段结束所用时间ti=v二20sa达到额定输出功率后，汽车保持功率不变又加速行驶了8003这一过程阻力不变，对这一11过程运用动能TE理：Pt2fs=-mvmmv222解得12=35s总时间t=ti+t2=55s12、 一辆汽车的质量是5000kg,发动机的额定功率为60kW,汽车所受阻力恒为5000N,如果汽车从静止开始以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，功率达到最大后又以额定功率运动了一段距离后汽车达到了最大速度，在整个过程中，汽车运动了125m=问在这个过程中，汽车发动机的牵引力做功多少？【答案】W=9.85105JP610

20、4【解析】汽车行驶的最大速度为v=-=m/s=12m/sf5000一12/根据动能TE理得W-fsmv-0212_5Wumvfs=9.8510J213、质量为500吨的机车以恒定的功率由静止出发，经5min行驶2.25km,速度达到最大值54km/h,设阻力恒定。问：(1)机车的功率P多大？(2)机车的速度为36km/h时机车的加速度a多大？151 1解析】以机车为研究对象，机车从静止出发至达速度最大值过程，根据动能定理得丹-当机车达到最大速度时p=p=加叽由以上两式得=工7575xlTWxlTW(2)(2)/=F/=F= =-=2.SxlO-=2.SxlO+ +N N当机车速度片3636km

21、.1km.1时机车的牵引力阡=3.753.75父10*10*N N根据牛顿第二定律区一/=用口得s2.5s2.5乂1 1。7 7m/sm/s1 114、汽车发动机的额定牵引功率为60kW,汽车质量为5t,汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，试问：(1)汽车保持额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？(2)若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度作匀加速运动，这一过程能维持多长时间？【答案】(1)12m/s(2)16s【解析】(1)当汽车的速度最大时，牵引力等于阻力，F=f,有P=Fv=fv,最大速度v=P/f=60kW/0.1mg=12m/s(2)汽车输出功率增大到额定功率

22、时，匀加速运动的速度最大P=Fv,F-f=ma,F=f+ma=7500N,v=P/F=8m/s,v=at,t=v/a=16s16经典精做15、如图所示，一辆汽车从A点开始爬坡，坡与水平面间的夹角为30,在牵引力不变的条件B点时，司机立即关掉油门，以后汽车又向前滑行15m停在C点,行驶中受到的摩擦阻力是车重的0.25倍，取g=10m/s2,求汽车【答案】15m/s【解析】汽车从4 4到C C的过程中，汽车的发动机牵引力做正功，重力做负功，摩擦力做负功，动能的变化量为零由动能定理可得叫-印“印甩 5由于仃、尸阻已知，汽车的位移也知道，所以有WF=WW电=曰句一2525砥1=21=2一25*125*

23、1m mJ J汽车由8 8到C C的过程中，克服重力做功，克服摩擦力做功，汽车的动能由减小到零，列动能定理方程可得12W-WW-W且=0-mvB212即一mvB=0.25mglB(+mglB(sin302代入数据可得VB=15m/s16、某汽车发动机的额定功率为P=6.0X104W,汽车的质量为n=5.0X103kg,该车在水平路面上沿直线行驶时，阻力是车重的0.1倍，g取10m/s2。试求:(1)汽车保持额定功率的大小从静止启动后能达到的最大速度是多少?(2)若汽车从静止开始且保持以a=0.5m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程能维持多长时间?【答案】(1)12m/s(2)16s【解析】(

24、1)设汽车以额定功率启动达到最大速度vm时牵引力为F,此时汽车的加速度a=0下行驶45m的坡路到达汽车的质量为5X103kg的牵引力做的功和它经过17根据牛顿第二定律和功率的表达式F-f=ma=0f=0.1m(gDP=Fvmd)联立解得vm=12m/s(2)设汽车从静止开始做匀加速运动终止时的速度为v,这一过程所用的时间为t,由于速度为v时汽车的实际功率Fv等于汽车的额定功率P。根据匀变速运动公式和牛顿第二定律彳导F-f=mODv=atF，v=P联立解得t=16s17、下表列出了某种型号轿车的部分数据，试根据表中数据回答下列问题:xx型轿车(部分数据)长(mm)x宽(mm)x高(mm)4871

25、X1835X1460净重/(kg)1500传动系统前轮驱动与挡变速发动机型式直列4缸发动机排量(L)2.2最高时速(km/h)2520108km/h的加速时间(s)10额定功率(kW)140(1)如图为轿车中用于改变车速的排挡、手推变速杆到达不同挡位，可获得不同的运行速度，从“15”各挡速度逐渐增大，R是倒车挡、试问轿车要以最大动力上坡，变速杆应推至哪一挡？并说明理由。(2)该车以额定功率和最高速度运行时，轿车的牵引力为多大？18(3)如果把0108km/h的加速过程看做匀加速直线运动，则此过程中汽车的加速度为多大?【答案】(1)变速杆应推至“1”挡(2)2.0X103N(3)3m/s219【

26、解析】（1）变速杆应推至“1”挡P由F=P可知，P一定，v v越小，F越大、所以车以最大动力上坡时，应推至“1”挡v（2）由P=Fv得,F=Pm=2.0X103Nvm（3）由a=包可求得：a=3m/s2.:t18、如图所示，质量为m的汽车以恒定功率P从A点由静止出发，先沿着长度为S1,倾角为 0 的斜面运动到B（其受到的阻力为车重k1倍），随后沿着长度为S2的水平面运动到D（其受到的阻力为车重k2倍）。若S1和多足够长，汽车在AB、BD段最后均可达到匀速行驶。求：(1)汽车在AB段和BD段达到匀速行驶时，其速度和V2分别为多大？耗时分别为多少?(2)为了省油，汽车发动机在BD段至少还需工作多久

27、才能到达D点。(3)若汽车可先沿着长度为s2的水平面运动（其受到的阻力为车重k2倍），随后沿着长度为S1,倾角为a的斜面运动到D，点（其受到的阻力为车重k1倍）。为简单计，设k=k2=k,请问与原路径相比,哪个更省时，为什么?k1mgmgsin;k1mgs,mgs1sin上t1=1m(2k1mgmgsin：)2PV2二k2mgt21P2k2mgs2m()-(2k2mgPk1mgmgsin;)2k2mgs2-1m(2,k1mgmgsin：.)2或0（3）汽车沿原路径耗时更多【解析】（1）在AB区间，汽车可达到匀速由力学知识可得k1mgmgsin;12耗时t1,由Pt1k1mgs1mgSjSina=mv2t1，1，(mg、mgsin-m(2k1mgmgsin20在BD段：达到匀速时，同理则耗时t2,由可以求出k2mg与2叫2mg)2mgmgs