汽车的两种启动方式-高一物理复习讲义与训练（新教材人教版必修第二册）

第八章机械能守恒定律

专题强化一：汽车的两种启动方式

一、单选题

1.（2021•黑龙江哈尔滨市第六中学校高一期中）质量为1.5xl（）3kg的汽车在水平路面上匀速行驶，速度为

20m/s,受到的阻力大小为1.8X1（）3N。此时，汽车发动机输出的实际功率是（）

A.90WB.30kWC.36kWD.300kW

2.（2021•全国高一课时练习）一起重机由静止开始以加速度a匀加速提起质量为机的重物，当重物的速度

为匕时，起重机的允许输出的功率达到最大值尸，此后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最

大速度丫2=6向$匀速上升为止，设重物上升高度为九则下列说法中正确的是（）

PP

A.钢绳的最大拉力为一B.钢绳的最大拉力为一

%匕

1,

C.重物的动能增量为7加流D.起重机对重物做功为一"球

2

3.（2020•黑龙江绥化市•高一期末）两轮平衡车（如图所示）广受年轻人的喜爱，它的动量系统由电池驱动,

能够输出的最大功率为R）,小明驾驶平衡车在水平路面上沿直线运动，受到的阻力恒为力已知小明和平衡

车的总质量为“，从启动到达到最大速度的整个过程中，小明和平衡车可视为质点，不计小明对平衡车做

功.设平衡车启动后的一段时间内是由静止开始做加速度为。的匀加速直线运动，则

R

A.平衡车做匀加速直线运动过程中能达到的最大速度为v=

f+ma

B.平衡车运动过程中所需的最小牵引力为尸

PQ

C.平衡车达到最大速度所用的时间/=

+ma、）a

PQ

D.平衡车能达到的最大行驶速度%=

（"f+，ma、）

4.（2020・太原市•山西大附中高一月考）质量相=200kg的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，图象甲

表示汽车运动的速度与时间的关系，图象乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系.设汽车在运动过程中阻

力不变，在18s末汽车的速度恰好达到最大.则下列说法正确的是（）

P/xiO3W

A.汽车受到的阻力200N

B.汽车的最大牵引力为800N

C.汽车在做变加速运动过程中的位移大小为90m

D.8s~18s过程中汽车牵引力做的功为8x104J

5.（2021.江苏省阜宁中学高一月考）质量为相的汽车，其发动机额定功率为P.当它开上一个倾角为。的

斜坡时，受到的阻力为车重力的左倍，则车的最大速度为（）

PPCOS0

A.------------B.-------------------

mgsin0mg（k+sin0）

PcosOP

C.----------D.-------------；------

mgmgCk+sin8）

6.（2020.河北省盐山中学高一开学考试）如图甲所示，某高架桥的引桥可视为一个倾角6=30。、长/二500

m的斜面.一辆质量根=2000kg的电动汽车从引桥底端由静止开始加速，其加速度〃随速度可变化的关系

图像如图乙所示，电动汽车的速度达到lm/s后，牵引力的功率保持恒定.已知行驶过程中电动汽车受到的

阻力好（摩擦和空气阻力）不变，重力加速度g取10m/s2.下列说法正确的是

a/(m-s-2)

30°

Zv/(ms-1)

电动汽车所受阻力F尸12000N

电动汽车的速度达到lm/s后，牵引力的功率Po=12kW

第1s内电动汽车牵引力的功率P与时间f满足尸=12000/

D.第1s内电动汽车机械能的增加量等于牵引力与阻力做功的代数和，大小为6000J

7.（2021.重庆南开中学高一期中）质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度图像如图所示，0~4

段为直线，从;时刻起汽车保持额定功率不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为f,贝ij（）

A.0~4时间内，汽车的牵引力等于用一

h

11

B.%~4时间内，汽车牵引力做功为Q机¥9爪V；9

C.彳〜力时间内，汽车的功率等于加1

D.时间内，汽车的功率等于加2

8.（2018・重庆一中高一期末）一质量为m的汽车原来在平直路面上以速度v匀速行驶，发动机的输出功率

为P.从某时刻开始，司机突然加大油门将汽车发动机的输出功率提升至某个值并保持不变，结果汽车在速

度到达2V之后又开始匀速行驶.若汽车行驶过程所受路面阻力保持不变，不计空气阻力.下列说法正确的

是（）

A.汽车加速过程的最大加速度为2

mv

3

B.汽车加速过程的平均速度为一v

2

C.汽车速度从v增大到2V过程做匀加速运动

D.汽车速度增大时发动机产生的牵引力随之不断增大

9.（2021•江苏苏州市・苏州中学高一月考）如图甲所示，水平面上一质量为机的物体，在水平力尸作用下从

静止开始加速运动，力月的功率尸恒定不变，运动过程所受的阻力/大小不变，加速运动f时间后物体的速

度达到最大值Vm,尸作用过程中物体的速度v的倒数与加速度。的关系图像如图乙所示，仅在已知功率尸

的情况下，根据图像所给的信息不能本中以下哪个物理量（）

A.物体的质量相B.物体所受阻力了

C.物体加速运动的时间fD.物体运动的最大速度Vm

10.（2021•浙江高一月考）一汽车在平直公路上行驶.从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如

图所示.假定汽车所受阻力的大小f恒定不变.下列描述该汽车的速度随时间t变化的图像中，可能正确的是

()

尸木

C.

二、多选题

11.（2021•全国高一单元测试）复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自

主创新的又一重大标志性成果。一列质量为，〃的动车，初速度为Vo，以恒定功率P在平直轨道上运动，经

时间f达到该功率下的最大速度%,设动车行驶过程所受到的阻力尸保持不变。动车在时间r内（）

A.做匀加速直线运动B.加速度逐渐减小

C.牵引力的功率P=D.牵引力做功W=1■m%2—g机为2

12.（2019•辽阳市集美中学高一期中）某质量机=1500kg的“双引擎”小汽车，行驶速度运54km/h时靠电动

机输出动力；行驶速度在54km/h<芯90km/h范围内时靠汽油机输出动力，同时内部电池充电；当行驶速度

v>90km/h时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保.该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，

汽车的牵引力尸随运动时间/的图线如图所示，所受阻力恒为1250N.已知汽车在to时刻第一次切换动力引

擎，以后保持恒定功率行驶至第11s末.则在前11s内

B.电动机输出的最大功率为60kW

C.汽油机工作期间牵引力做的功为4.5X105J

D.汽车的位移为160m

13.（2020•全国高一课时练习）一质量为800kg的电动汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为

18m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力F与对应的速度v,并描绘出图象，图中

v

AB、BC均为直线.若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定，由图象可知下列说法正确的是（）

A.电动汽车由静止开始一直做变加速直线运动

B.电动汽车的额定功率为10.8kW

C.电动汽车由静止开始经过2s,速度达到6m/s

D.电动汽车行驶中所受的阻力为600N

14.（2021•全国高一课时练习）我国高铁技术处于世界领先水平.和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，

提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车.假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相

同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比.某列车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢

为动车，其余为拖车，则该动车组（）

A.启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反

B.做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3：2

C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比

D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1:2

15.（2019•全国高一专题练习）一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为机的重物，当重物的速度为

也时，起重机的有用功率达到最大值，以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度也匀

速上升为止，则整个过程中，下列说法正确的是：

A.若匀加速过程时间为3则速度由电变为v2的时间小于（、一，“

匕

P

B.重物的最大速度为％二---

mg

c.重物做匀加速直线运动的时间为一^—

P—mg%

P

D,钢绳的最大拉力为一

岭

16.（2020•四川成都市•树德中学高一月考）质量为加的汽车发动机额定输出功率为P,当它在平直的公路

上以加速度。由静止开始匀加速启动时，其保持匀加速运动的最长时间为汽车运动中所受的阻力大小恒

定，贝1（）

A.若汽车在该平直的路面上从静止开始以加速度2a匀加速启动，其保持匀加速运动的最长时间为工

2

B.若汽车以加速度a由静止开始在该路面上匀加速启动，经过时间工发动机输出功率为‘尸

22

C.汽车保持功率P在该路面上运动可以达到的最大速度为------

P-mart

一一P

D.汽车运动中所受的阻力大小为一

at

17.(2020.肇州县实验高中高一期中)某辆汽车在同样路况下以恒定的加速度或恒定的额定功率启动，司机

根据速度计记录下各时刻汽车的速度，并描绘出了vY图线，如图所示，图中0~G时间内的VI图线是直线,

则关于汽车启动过程的下列说法中正确的是()

A.甲图反映的是汽车以恒定加速度启动的过程，乙图反映的是汽车以恒定功率启动的过程

B.甲图中f2时刻的牵引力功率大于A时刻的功率

C.乙图中f2时刻的牵引力功率等于G时刻的功率

D.甲图中Vm等于乙图中的Vm

三、解答题

18.(2020•元氏县第四中学高一期中)火车总质量加=5xl()5kg,机车发动机的额定功率p=3xl()6w，

水平轨道对火车的阻力及是车重的白，火车在轨道上从静止开始行驶时，发动机功率不超过额定功率P,

g取lOm/s,求：

(1)火车在水平轨道上行驶的最大速度%;

(2)当行驶速度为y=20m/s时，机车发动机的功率为额定功率，此时加速度。的大小；

(3)若火车从静止开始保持以0.2m/s2的加速度做匀加速运动，这一过程维持的最长时间t。

19.(2020.山东临沂市•高一期末)某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水

平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v—f图象，如图所示(除

2〜10s时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线)，已知在小车运动的过程中，2s后小车的功率尸

=9W保持不变，小车的质量为1.0kg,可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变.求：

(1)小车所受到的阻力大小;

⑵小车在。〜10s内位移的大小x.

20.（2019・上海高一课时练习）某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究.他们让这辆小车在水平的

直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v—f图象，如图所示（除2s〜

10s时间段图象为曲线外，其余时间段图象均为直线）.已知在小车运动的过程中，2s〜14s时间段内小车

的功率保持不变，在14s末停止遥控而让小车自由滑行，小车的质量为1.0kg,可认为在整个运动过程中小

车所受的阻力大小不变.则

（1）小车受到的阻力大小为多大？

（2）小车的功率为多大？

（3）小车加速过程中位移大小为多大？

21.（2020・安徽师范大学附属中学高一期末）一质量为〃z=0.5kg的电动玩具车，从倾角为6=30。的长直轨

道底端，由静止开始沿轨道向上运动，4s末功率达到最大值，之后保持该功率不变继续运动，运动的v-/

图象如图所示，其中AB段为曲线，其他部分为直线.已知玩具车运动过程中所受摩擦阻力恒为自身重力的

0.3倍，空气阻力不计.取重力加速度g=10m/s2.

（1）求玩具车运动过程中的最大功率P；

（2）求玩具车在4s末时（图中A点）的速度大小也；

（3）若玩具车在12s末刚好到达轨道的顶端，求轨道长度L

参考答案

1.c

【详解】

汽车匀速行驶，则牵引力与阻力平衡

F=/=1.8xlO3N

汽车发动机的功率

P=FV=1.8X103X20W=36kW

故选Co

2.B

【详解】

AB.匀加速提升重物时钢绳拉力最大，且等于匀加速结束时的拉力，由P=得，最大拉力

A错误，B正确；

C.由题意知，重物先匀加速运动后做加速度减小的变加速运动，而加。是匀加速运动过程的合外力，加演

是匀加速运动过程做的功，由于变加速运动过程，合外力还做功，所以重物动能的增量AEK<7⑶丸，C错

误；

D.整个过程运用动能定理得

,12

W-mgh=—mv.

解得起重机对重物做功

W=mgh,+1—mv.2

故D错误。故选B。

3.A

【解析】

【详解】

A.平衡车做匀加速直线运动过程中，由牛顿第二定律：

F-f-ma

则根据P。*可得能达到的最大速度为

V_PvO=—=P-0--------

Ffma

选项A正确；

B.当平衡车的加速度为零时，牵引力最小，此时/二力选项B错误；

CD.平衡车匀加速达到最大速度所用的时间

a(7+加

匀加速结束后，平衡车可降低牵引力，减小加速度，最后当牵引力等于阻力时达到最大速度，此时

可知平衡车达到最大速度所用的时间大于

t=:

(f+ma)a

选项CD错误；

故选A.

点睛：此题是关于车辆启动问题，关键是知道平衡车运动的特征，先做匀加速运动，当功率达到额定功率

后再做加速度减小的加速运动，当牵引力等于阻力时，速度达到最大.

4.D

【详解】

根据机车保持恒定的加速度启动，先做匀加速直线运动，当功率增大到最大功率后做变加速直线运动，最

后牵引力减小到等于阻力时做匀速直线运动.

P8x]03

A、机车匀速时有4=^=/^，可得/=3=1TN=800N,故A错误.

%1°

B、对启动的过程分析可知，最初的匀加速阶段时的牵引力最大，而由v-f图象可知。='=lm/s2,故最

At

大牵引力为4=/+Ma=800N+200kgxlm-s-2=1000N,B错误;

C、汽车在做变加速运动过程的时间,2=18s-8s=10s,速度从8m/s增大为10m/s,此过程牵引力的功率

保持不变，由动能定理心一笈2=1■根V；—gmv：，解得：x2=95.5m；故C错误.

D、8s~18s牵引力的功率保持不变，贝I牵引力的功为%=E/2=8xlO3xlOJ=8xl()4j,故D正确.

故选D.

5.D

【详解】

当牵引力等于阻力时，汽车达到最大速度，汽车匀速运动时，受力平衡，由于汽车是沿倾斜的路面向上行

驶的，对汽车受力分析可知，汽车的牵引力尸=户■机gsin6=b"g+mgsin6=mg(Z+sinO),由功率尸=Fv,所

PP

以上坡时的速度：v=—=--_-故A、B、C错误，D正确.

Fmg{k+sm3)

6.D

【详解】

加速阶段由牛顿第二定律可知：F-Ff-mgsin0=ma,之后保持功率不变，—-Ft-mgsin0=ma,电功汽车做加速

v

P

度逐渐减小的加速运动，最终加速度减小到0,电动汽车达到该功率该路况下的最大速度，-^-oFf-mgsin0=0

%ax

解得Po=14KW；F尸2000N；选项AB错误；第Is内电动汽车牵引力的功率P=Fv=14000t,选项C错误；电

2

动汽车做匀加速运动的过程，位移x=±=0.5〃z,牵引力大小为14000N,牵引力与阻力做功的代数和为

2a

(F-Ff)x=6000J,选项D正确；故选D.

【点睛】

此题关键是能从a-t图像中获取有用的信息，搞清电动汽车的运动的特这，结合牛顿第二定律及功率的知识

进行分析解答.

7.D

【详解】

0~ti时间内，汽车做匀加速直线运动,加速度a=F,根据牛顿第二定律得,F-F产ma,解得牵引力F=F叶"y,

4h

11

故A错误.根据动能定理，在彳~/2时间内，汽车合外力做功为59Q相片9，选项B错误；汽车的额定

功率P=Fvi=(F计机F)vi,故C错误.当牵引力等于阻力时，速度达到最大，故h〜t2时间内，汽车已达

(

到额定功率，则P=fv2,故D正确.故选D.

8.A

【解析】

设汽车所受的阻力为f,则开始时：P=fv；加大油门后：Pi=f-2v；则Pi=2P；汽车在开始加大油门时的加速

2P

,选项正确；汽车若做匀加速运动，则平均速度为

度最大，最大加速度为/=PA

a：

mmv

.r\Q

---=-V;而汽车随速度的增加，由P=Fv可知牵引力减小，则加速度减小，即汽车做加速度减小的加

22

3

速运动，则平均速度不等于一V,选项BCD错误；

2

故选A.

9.C

【详解】

AB.由题意可知

P=Fv

根据牛顿第二定律得

F—f=ma

即

P£

-----j=ma

V

变形得

1mf

-=—a+—

vPP

由乙图可知，斜率

—=0.03

P

纵轴截距

工=0.1

p

尸已知，可求出机和力选项AB能够求出；

D.水平力等于阻力时，速度达到最大，则有

p

=Fv”,=fvm

能求出％,选项D能够求出；

C.由。=何知，v增大，尸减小，则物体先做变加速运动，当加速度为零时做匀速运动，根据条件不能求

出加速运动时间，选项C不能求出。

本题选不能求出的，故选C。

10.A

【详解】

在0-6时间内，如果匀速，则V-/图象是与时间轴平行的直线，如果是加速，根据。=何，牵引力减小；

根据尸加速度减小，是加速度减小的加速运动，当加速度为。时，即片=了,汽车开始做匀速

直线运动，此时速度%=彗=3；所以0-4时间内，V-/图象先是平滑的曲线，后是平行于横轴的直线;

KJ

在t1-t2时间内，功率突然增加，故牵引力突然增加，是加速运动，根据「=网，牵引力减小；再根据

F-f=ma,加速度减小，是加速度减小的加速运动，当加速度为。时，即8=/,汽车开始做匀速直线

运动，此时速度所以在L-1,时间内，即秋-/图象也先是平滑的曲线，后是平行于横轴的

「2J

直线，A正确；

11.BC

【详解】

AB.动车的功率恒定，根据可知牵动车的牵引力减小，根据牛顿第二定律得

F每一F=ma

可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，A错误，B正确；

C.当加速度为。时，牵引力等于阻力，则额定功率为

P=F~

c正确；

D.动车功率恒定，在/时间内，牵引力做功为

W=Pt

根据动能定理得

Pt-Fs=—mvi——mvl

22

D错误。

故选BC。

12.AC

【详解】

A.开始阶段，牵引力耳=5000N,据牛顿第二定律可得，=ma,解得：开始阶段加速度。=

2.5m/s2.vi=54km/h=15ni/s,据办=乜，解得to=6s.故A项正确.

a

B.而时刻，电动机输出的功率最大，且匕=耳匕=5000xl5W=75000W=75kW.故B项错误.

C.汽油机工作期间，功率尸=用匕=6000xl5W=90kW,11s时刻汽车的速度

v=—=——毁/=25强7=90km/h,汽油机工作期间牵引力做的功

2F3600八八

35

W=Pt2=90xl0x(11-6)J=4.5x10J.故C项正确.

D.汽车前6s内的位移X]=5画；=5><2.5><62m=45m,后5s内根据动能定理得：

Pt2-fic2—3根”；，解得：汽车后5s内的位移々=120m.所以前11s时间内汽车的位移

x-x1+x2=45+120m=165m,故D项错误.

13.BD

【详解】

AB段牵引力不变，根据牛顿第二定律知，加速度不变，做匀加速直线运动.故A错误；额定功率

P=Fminvmax=600xl8=10.8kW,故B正确；匀加速运动的加速度a=当上陋=3m/s?,到达B点时的

800

速度y=£=l08°0=3.6m/s,所以匀加速的时间/=〃=1.2s,若电动汽车一直做匀加速运动2s,则由

F3000a

静止开始经过2s的速度v=at=6m/s,所以电动汽车由静止开始经过2s,速度小于6m/s,故C错误；当最大

速度Vmax=18m/S时，牵引力为Fmin=600N,故恒定阻力f=Fmin=600N,故D正确.故选BD.

【点睛】

解决本题的关键能够从图线中分析出电动车在整个过程中的运动情况，当牵引力等于阻力时，速度达到最

大.

14.BD

【详解】

启动时乘客的加速度的方向与车厢运动的方向是相同的，所以启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动

的方向相同，故A错误；设每一节车厢的质量是，小阻力为Amg,做加速运动时，对6、7、8车厢进行受

_F3

力分析得：F[_3kmg=3ma,对7、8车厢进行受力分析得：F2-2kmg=：2ma,联立可得：U=Z，

%2

2

故B正确；设进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离为S,贝u：丫2=2as，又shng=8ma，可得：s=上一,

2kg

可知进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度的平方成正比，故C错误；设每节动

车的功率为P,当只有两节动力车时，最大速率为v,贝U：2P=8kmgv,改为4节动车带4节拖车的动车

组时，最大速度为贝I：4P=8初期'，所以M=2v,故D正确.

15.BC

【详解】

A、速度由匕变为丫2的做加速度减小的加速运动，设速度由匕变为丫2的时间为％，根据题意可得

V,v-V](v-

一＞七2」，解得。2—―,故选项A错误；

p

B、重物以最大速度为均匀速上升时，钢绳拉力尸=2?,所以重物的最大速度为彩=——，故选项B正确；

P

---mg

C、重物做匀加速运动的加速度_匕_P-mgv,,根据速度公式可得重物做匀加速直线运动的时间

CI——

mmV1

2

t=—=---------，故选项C正确；

aP-mgvx

P

D、匀加速提升重物时钢绳拉力最大，且等于匀加速结束时的拉力，由尸=网可得外=一,故选项D错

匕

误.

16.BC

【分析】

当汽车以恒定的加速度启动时，利用牛顿第二定律求的加速度，利用运动学公式求的速度和时间；直到最

后牵引力和阻力相等;

【详解】

P

A、当以加速度“力口速运动时有：…看计机0,力口速达到的最大速度为：v=—,故所需时间为:

V_PP

当加速度为2〃时，F'-尸2ma,F^f+lma,故加速达到最大速度为：M

aa(f+ma)f+2ma

P

所需时间为:故A错误.

2a(于+2ma)

B、；时刻速度为v=a-；，故功率为：P=(于+ma)t,汽车的额定功率为：P=Cf+ma)at,则P'=g,

故B正确.

ppPat

C、根据尸=(户:W)加得：f=——ma,当牵引力等于阻力时速度最大为：v=-=-——,故C正

atJP-matr

确，D错误.

故选BC.

【点睛】

本题考查的是汽车的启动方式，对于汽车的两种启动方式，恒定加速度启动和恒定功率启动，对于每种启

动方式的汽车运动的过程一定要熟悉

17.CD

【详解】

A.根据V-/图象特点看出，甲图反映的是汽车以恒定功率启动的过程，乙图反映的是汽车以恒定加速度启

动的过程，故A错误；

B.甲图反映的是汽车以恒定功率启动的过程，所以,2时刻的牵引力功率等于A时刻的功率，故B错误；

C.乙图％'时刻的功率已经达到额定功率，所以乙图中二时刻的牵引力功率等于时刻的功率，故C正确;

D.根据

可以知道，甲乙两种情况下，最大速度相等，故D正确。

故选CD。

18.(l)30m/s；(2)0.1m/s2；(3)75s

【详解】

⑴火车达额定功率，且牵引力厂等于阻力耳时，其速度达最大值Vm。则

P_P3X1()6

m/s=30m/s

Fkmg0.02x5xl06

(2)当v=20m/s时，牵引力

根据牛顿第二定律得

a=U="-035x1。6mzs2=o.1mzs2