2020年高考物理素养提升专题05机车启动的两种方式解析版

1、素养提升微突破05机车启动的两种方式培养有社会担当的好青年机车启动物体（机车）在牵引力（受功率和速度制约）作用下，从静止开始克服一定的阻力，加速 度不变或变化，最终加速度等于零，速度达到最大值。结合实际生活体现了物理核心素养的运 动观念和能量观念，进而培养学生的蓝天保卫战意识。【2018 新课标全国I卷】高铁列车在启动阶段的运动可看作初速度为零的均加速直线运动，在启动阶段列车的动能A.与它所经历的时间成正比B,与它的位移成正比C.与它的速度成正比D.与它的动量成正比【答案】B【解析】 根据初速度为零匀变速直线运动规律可知，在启动阶段，列车的速度与时间成正比，即v=at,由动能公式Ek= - m

2、v2,可知列车动能与速度的二次万成正比，与时间的二次万成正比，选项AC错误；1 O D2由/=2ax,可知列车动能与位移 x成正比，选项B正确；由动重公式p=mv,可知列车动能Ek= mv = :即与列车的动量二次方成正比，选项D错误。【素养解读】本题实际生活问题，考查运动学公式、动能以及动能与动量的关系的知识。体现了物理核心素养中的运动观念、能量观念。解码素养、以恒定功率启动的运动过程分析速度卜二 J当时旷0 达到用大速度小琮岛r., f 匀速还动加速/逐渐减小 的专加速直殴运动匀速P,且行驶过程中受到的摩擦【典例1】质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为阻力大小一定，汽

3、车速度能够达到的最大值为v,那么当汽车的速度为沙汽车的瞬时加速度的大小A.mvB.2PmvC.3PmvD.4Pmv当汽车牵引力等于阻力时，速度最大，则阻力P ，一，Ff=P,当速度为_ , P 4P . . . _，牵引力f=p=-7，由牛顿第4二定律得FFf=ma,解得a=,选项C正确。【素养解读】本题考查机车启动、牛顿第二定律，是力与运动的实际生活结合问题，体现了物理学科素养的相互作用与运动观念。二、以恒定加速度启动的运动过程分析【典例2】一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为 vi时，起重机的功率达到最大值P,以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速

4、度v2匀速上升，重物上升的高度为ho则整个过程中，下列说法正确的是PA.钢绳的取大拉力为一V2B.钢绳的最大拉力为 mgPC.重物做匀加速运动的末速度为 D.重物做匀加速运动的加速度为 P- gmvi【答案】D【解析】重物向上加速过程处于超重状态，钢绳拉力大于mg,匀速运动阶段钢绳的拉力为 ： = mg,故A、mg,故其速度小B错误；重物匀加速运动的末速度不是运动的最大速度，此时钢绳对重物的拉力大于Pmg:PmviPF mgg,故D正确。，故C错误；重物匀加速运动的末速度为 vi,此时的拉力为F = vP,由牛顿第二定律得：a=m【素养解读】对实际问题，要善于建立物理模型，并灵活运用力学和运动

5、学的知识建立方程求解，关键是对问题的分析理解能力及建模能力的培养。1.12019广西检测】一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度a和速度的倒数V图像如图所示。若已知汽车的质量,则根据图像所给的信息，不能求出的物理量是A.汽车的功率B.汽车行驶的最大速度C.汽车所受到的阻力D.汽车运动到最大速度所需的时间2.12018新课标全国III卷】地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送至地面。某竖井中矿车提升的速度大小V随时间t的变化关系如图所示，其中图线分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等。不考虑摩

6、擦阻力和空气阻力。对于第次和第次提升过程 TOC o 1-5 h z A.矿车上升所用的时间之比为4:5B.电机的最大牵引力之比为2:1C.电机输出的最大功率之比为2:1D,电机所做的功之比为4:5.在港珠澳大桥 6.7千米海底隧道的两端各建有一个人工岛，两人工岛及隧道路面可简化成如图所示，各部分的长度已在图中标出，其中倾斜路面与水平路面之间有一小段圆弧连接，重力加速度为go(1)假设汽车在倾斜路面上运动所受阻力和在水平路面上运动所受阻力相等。若汽车关闭发动机后刚好能够从左侧倾斜路面向下匀速运动，求汽车关闭发动机以速度V0从左侧倾斜路面的最高点向下运动后，能够在水平路面上运动的距离s(sL2)

7、；(2)已知质量为m、额定功率为P的汽车在水平路面上行驶的最大速度为vm1,若汽车在水平路面上以加速度a匀加速启动，求汽车做匀加速运动的时间；(3)已知质量为m、额定功率为P的汽车在图中右侧倾斜路面上向上行驶的最大速度为Vm2,求汽车以额定功率在右侧倾斜路面上向上行驶速度为V1(V1 0= 2t0+t + (t0+t ) v0,解得：t = t0,所以第次和第次提升过程所用时间之比1 . . _ 为2t ： (2t0+ 2t0)=4 : 5,选项A正确；由于两次提升变速阶段的加速度大小相同，在匀加速阶段，由牛顿第二定律，Fg=ma,可得提升的最大牵引力之比为1 ： 1,选项B错误；由功率公式，

8、P=Fv,电机输出的最大功率之比等于最大速度之比，为2： 1,选项C正确；两次提升过程中矿车的初末速度都为零，D错误。3.voWh2 + L12 2gh(2)P_P, ,一 + ma avm1Pmv1Pmvm2则电机做的功等于克服重力做的功，重力做的功相等，故电机两次做功相同，选项(1)设左侧倾斜路面与水平路面的夹角为0,由共点力的平衡条件可得汽车在左侧倾斜路面上运动所受的h阻力大小 f1= mgsin 0, sin 0=一 h2+L12/h2+L122ghV、时间为t,则P1V0汽车运动到水平路面时速度为V0,由动能定理得一fis=0 2mv02,联立解得s=-(2)汽车启动过程中达到最大速度Vm1时，牵引力等于阻力，则P=f2Vm1,解得阻力设在匀加速启动过程中， 汽车做匀加速运动的牵引力为F、达到额定功率时的速度为=Fv, v= at, F-f2= ma TOC o 1-5 h z 、-P联立解得t=P。一+ ma aVm1(3)由P=F阻Vm2(F阻包含重力沿斜面向下的分力)当汽车速度为v1时牵引力=3由牛顿第二定律有 F1 F阻=ma1、P P联立斛信a1=mv mvm? TOC o 1-5 h z 22mv2 mv1 x4 十 一2PV2牵引力做功 W等于汽车增加的动能AEk与克服摩擦力所做的功Wf之和即 W= AEk+ Wf10 1n其中 AEk= 2mv222m