专题5-机车恒定功率启动模型-高考物理机械能常用模型(原卷版)

高考物理《机械能》常用模型最新模拟题精练专题5.机车的恒定功率启动模型一、选择题1. （2023河南四市二模）汽车生产时都要进行一系列测试，其中一项为加速性能的测试，测试方法为:将汽车停在水平平直试验路段起点，实验开始时，司机立即将油门踩到底（保持汽车以额定功率运动），记录汽车速度从0加速到100km/h所用时间，该时间是衡量汽车动力水平的一个重要参考指标。某国产汽车的额定功率为100kW，在某次测试时，汽车从静止开始以额定功率运动，假设运动过程中所受阻力恒定，汽车最终做匀速直线运动。通过传感器测得汽车运动速度的倒数1v与加速度a下列说法正确的是A.汽车所受阻力大小为1000NB.汽车运动的最大速度为50m/sC.汽车的质量为4000kgD.当汽车的速度为25m/s时，其加速度为2m/s21vA.启动过程中，车做匀加速直线运动B.启动过程中，牵引力对汽车做的功为C.车速从0增大到vm的加速时间为+D.车速为时，汽车的加速度大小为3．[多选](2020·莱州调研)我国自行研制的新一代轮式装甲车已达到西方国家第三代战车的水平，其将成为中国军方快速部署轻型装甲部队的主力装备。设该装甲车的质量为m，若在平直的公路上从静止开始加速，则前进较短的距离s其速度便可达到最大值vmax。设在加速过程中发动机的功率恒为P，装甲车所受阻力恒为f，当速度为v(vmax>v)时，所受牵引力为F。以下说法正确的是()A．装甲车速度为vmax时，牵引力做的功为FsB．装甲车的最大速度vmax＝eq\f(P,f)C．装甲车速度为v时，加速度a＝eq\f(F－f,m)D．装甲车从静止开始达到最大速度vmax所用时间t＝eq\f(2s,vmax)4一辆机车的质量为m，额定功率为P，在保持额定功率不变的情况下，机车启动时的ν-t图象如图所示。已知t1时刻的速度为v1，t2时刻的速度为v2，且t1时刻的加速度为t2时刻的加速度的2倍。若机车所受阻力大小恒定，则下列说法正确的是A．机车在t1~t2时间内的平均速率小于B．机车所受的恒定阻力为C．机车能达到的最大速度为D．若机车以加速度a匀加速启动，则匀加速运动的时间为5．一辆汽车以速度v0在平直的公路上匀速行驶。到达某处时，司机减小油门使汽车输出功率减小为原来的一半，并保持该功率行驶。假设汽车受到的阻力恒定，下列能正确表示从减小油门开始，汽车加速度a、速度v、时间t之间关系是（）A． B． C． D．6汽车发动机的额定功率为40KW，质量为2000kg，汽车在水平路面上行驶时受到阻力为车重的0.1倍，取g=10m/s2，若汽车从静止开始保持1m/s2的加速度作匀加速直线运动，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，则（

）A.

汽车在水平路面上能达到的最大速度为20m/s

B.

汽车匀加速的运动时间为10s

C.

当汽车速度达到16m/s时，汽车的加速度为0.5m/s2

D.

汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间为57.5s7一辆汽车在平直的公路上运动，运动过程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的牵引功率，其牵引力和速度的关系图像如图所示。若已知汽车的质量m、牵引力F1和速度v1及该车所能达到的最大速度v3，运动过程中所受阻力恒定，则根据图像所给的信息，下列说法正确的是()A．汽车运动中所受的阻力为eq\f(F1v1,v3)B．汽车匀加速运动的过程中牵引力的冲量大小为eq\f(mv1v3,v3－v1)C．速度为v2时的加速度大小为eq\f(F1v1,mv2)D．若速度为v2时牵引力恰为eq\f(F1,2)，则有v2＝2v18．一辆载货卡车正在一段坡路上以速度v1匀速行驶，卡车受到来自地面的阻力大小为f1.上坡过程中，突然天降大雨，地面的阻力大小减小为f2，卡车功率保持不变，一直运动到再次保持匀速v2，则下列说法正确的是()甲乙A．图甲为卡车的速度－时间图象B．图乙为卡车的速度－时间图象C．卡车先后匀速运动的速度大小之比为v1∶v2＝f2∶f1D．卡车在变速运动阶段的平均速度小于eq\f(v1＋v2,2)9．(2021湖北荆门、宜昌重点高中联考)已知某品牌概念车的质量为m，额定功率为P，运动过程中，汽车所受的阻力大小恒定，若保持额定功率P不变，汽车能达到的最大速度为v。若汽车以的恒定功率启动，从静止开始做加速直线运动，当速度为时，汽车的加速度大小为，当速度为时，汽车的加速度大小为，则加速度之差为()A. B. C. D.10有一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动．在启动过程中，汽车牵引力的功率随时间的变化情况如图所示．已知汽车所受阻力恒为重力的五分之一，5s末汽车速度为5m/s，而在15s时汽车已经达到了最大速度，重力加速度g取10m/s2．则下列说法正确的是A．该汽车的质量为3000kgB．该汽车的最大速度为8m/sC．在前5s内，汽车克服阻力做的功为50kJD．在5～15s内，该汽车的位移大小约为67m11.(2020天津,8,5分)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m的动车,初速度为v0,以恒定功率P在平直轨道上运动,经时间t达到该功率下的最大速度vm,设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t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=FvmD.牵引力做功W=12mvm2-12一质量为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 B．汽车加速过程的平均速度为 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13．（6分）（2019湖北武汉武昌5月调研）某品牌纯电动汽车参数为：车上电池充满电时电池容量为100kw•h，当整车质量（含车内人员和物品）为2000kg时，从静止加速到30m/s最短时间为5s，从30m/s到刹停的最短距离为30m，最大速度可达60m/s。在平直道路上行驶时可认为阻力恒为车重的0.05倍，电能转化为有用功的效率为80%，取g＝10m/s2，．若该车在平直道路上行驶，下列结论正确的是（）A．若汽车从静止加速到30m/s用时为5s，则这一过程的平均加速度大小为6m/s2 B．汽车刹车由30m/s减速到0所用的最短时间为1s C．当汽车以30m/s匀速行驶时，汽车克服阻力做功的功率为30kW D．当汽车以30m/s匀速行驶时，汽车的续航里程（最大行驶距离）为360km.目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为早日实现无人驾驶，某公司对汽车性能进行了一项测试，让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶。测试中发现，下坡时若关掉油门，则汽车的速度保持不变；若以恒定的功率P上坡，则从静止启动做加速运动，发生位移s时速度刚好达到最大值Vm。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小分别保持不变，下列说法正确的是A．关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能守恒B．关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力的冲量为零C．上坡过程中，汽车速度由vm/4增至vm/2，所用的时间可能等于D．上坡过程中，汽车从静止启动到刚好达到最大速度vm，所用时间一定小于2s/15．（3分）自主品牌比亚迪汽车，2018年度新能源汽车总销量超越全球知名品牌特斯拉，旗下热销车型比亚迪•唐好评如潮。表格中是纯电动唐的部分技术参数，分析可知（）续航里程（km，特定工况下）520整备质量（kg）2155最高车速（km/h）160电池组储能（kwh）82.8电机额定机械功率（kw）180电池组总功率与电机机械功率的转化效率80%A．工况条件下百公里耗电量17.3kwh B．电池组容量约为2.98×108C C．若持续额定机械功率工作，可工作约0.46h D．在水平直道上以最高车速行驶时，受到的阻力约为4050N质为m汽在路面启启过速度时图如所从1时刻，则17武广高铁已通车运行，速度最高可达390km/h，转弯时的半径达到了8km。若机车在运行过程中所受的阻力大小始终不变，在某一段直线轨道上匀加速运动的过程中，下列说法正确的是()A.机车输出功率不变B.机车输出功率逐渐增大C.机车一直匀加速运动，直到最大速度D.在任意两相等的时间内，机车动能变化相同18一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v1时，起重机的有用功率达到最大值P，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v2匀速上升为止，则整个过程中，下列说法正确的是A．重物的最大速度v2＝eq\f(P,mg)B．重物匀加速运动的加速度为eq\f(P,mv1)C．钢绳的最大拉力为eq\f(P,v2)D．钢绳的最大拉力为eq\f(P,v1)二．计算题1.某中学生对刚买来的一辆小型遥控车的性能进行研究。他让这辆小车在水平的地面上由静止开始沿直线轨道运动，并将小车运动的全过程通过传感器记录下来，通过数据处理得到如图所示的υ～t图象。已知小车在0～2s内做匀加速直线运动，2s～11s内小车牵引力的功率保持不变，9s～11s内小车做匀速直线运动，在11s末开始小车失去动力而自由滑行。已知小车质量m=1kg，整个过程中小车受到的阻力大小不变，试求：

(1)在2s～11s内小车牵引力的功率P是多大？

(2)小车在22.汽车发动机的额定功率为60kW，汽车的质量为5×103kg，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重力的0.1倍(g取10m/s2)，试求：(1)若汽车保持额定功率不变从静止启动，汽车所能达到的最大速度是多大？当汽车的加速度为2m/s2时速度是多大？(2)若汽车从静止开始，保持以0.5m/s2的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长时间？3．(20分)动车组是城际间实现小编组、大密度的高效运输工具，以其编组灵活、方便、快捷、安全、可靠、舒适等特点而备受世界各国铁路运输和城市轨道交通运输的青睐。几节自带动力的车厢加几节不带动力的车厢编成一组，就是动车组。假设有一动车组由六节车厢连接而成，每节车厢的总质量均为m＝8×104kg。其中第一节、第二节带动力，他们的额定功率分别是P1＝2×107W和P2＝1×107W(第一节车厢达到额定功率如功率不够用时启动第二节车厢)，车在行驶过程中阻力恒为重力的0.1倍(g＝10m/s2)(1)求该动车组的最大行驶速度；(2)若列车以1m/s2的加速度匀加速启动，求t＝10s时，第一节和第二节车厢之间拉力大小。4．（8分）近年来全国多地雾霾频发，且有愈演愈烈的趋势，空气质量问题备受关注，在雾霾天气下，能见度下降，机动车行驶速度降低，道路通行效率下降，对城市快速路、桥梁和高速公路的影响很大。如果路上能见度小于200米，应开启机动车的大灯、雾灯、应急灯，将车速控制在60km／h以下，并与同道前车保持50米的车距；当能见度小于100米时，驾驶员将车速控制在40km／h以下，车距控制在100米。已知汽车保持匀速正常行驶时受到地面的阻力为车重的0．1倍，刹车时受到地面的阻力为车重的0．5倍，重力加速度为g＝10m／s2（空气阻力忽略不计），则：（1）若汽车在雾霾天行驶的速度为v＝54km／h，则刹车后经过多长时间才会停下来?（2）若前车因故障停在车道上，当质量为m＝1300kg的后车距已经停止的前车为90m时紧急刹车，刚好不与前车相撞，则后车正常行驶时的功率为多大?.5.（12分）(2021北京西城期末)新能源汽车的研发和使用是近几年的热门话题。新能源汽车是指采用非常规的燃料作为动力来源的汽车。新能源汽车的使用将把人类带入清洁能源时代。图1图1“将近6米的超长车身设计，使得整车车顶集成的太阳能芯片面积达到了6平方米左右。极富流线型的整车造型，隐藏式的轮毂设计，纤细的摄像头式后视镜，使整车风阻大幅下降。全车采用铝合金框架并结合碳纤维车身，整车质量仅700千克，这一轻量化设计使整车能耗极低。”（1）设上述新能源汽车采用混合动力设计，发动机最大输出功率为30kW，在厂区内的实验路段上行驶时所受总阻力约为车和驾驶员总重的0.1倍。试估算50kg的工程师驾驶这种汽车在实验路段上行驶的最高车速。（2）为进一步测试这种汽车的性能，该工程师在上述实验路段上以某种方式行驶，通过计算机采集实验数据，绘出了汽车牵引力F与车速倒数v-1间的关系图线ABC，如图2所示，线段AB平行于横轴，线段BC延长线过坐标原点。请根据图线ABC判断汽车做什么运动，并求B点时发动机的输出功率。FF/N7500v-1/(s·m-1)ABC0.025图2（3）已知太阳辐射的总功率P0=4×1026W，太阳到地球的距离r=1.5×1011m，太阳光传播到达地面的过程中大约有34%的能量损失。目前，制作太阳能电池的最好的材料为砷化镓，其将光能转化为电能的效率可达到31.6%。试通过计算分析，这种汽车只采用纯太阳能驱动，且能保持最大输出功率30kW不变的可行性。6．（13分）（2021黑龙江名校质检）2021年1月22日京哈高铁全线贯通，1198公里的里程仅需4小时52分。高铁相比传统列车优点很多，可以用下面的模型车类比高铁与普通列车的起动过程。模型一为模拟由一节机车头带4节车厢的普通列车，车头和普通车厢质量相等均为10kg，运行时阻力是重力的0.2倍。起动时只有第一节机车可动，发动机输出70N的恒定牵引力，当机车头前进2.5m时，瞬间与后四节车厢作用成为一个整体，之后发动机以不变的牵引力150N带动整列火车继续加速到15m/s。模型二为五节完全一样的动车组，每节质量为7.5kg，运行时阻力是重力的0.1倍，因为每节车厢都能提供动力，可以实现五节车厢同时起动，发动机提供的总牵引力为150N，同样加速到15m/s。g取10m/s2。（1）若两列车的发动机的总额定功率均为1.8kW，求模型车一、二的最大行驶速度大小；（2）求出两列车的速度从0加速到15m/s的时间差。7.(12分)（2020高考仿真冲刺卷4）如图(甲)所示,一汽车通过电子不停车收费系统ETC.假设汽车从O点以v0=6m/s的速度匀速驶向ETC收费岛,在OA路段所受阻力大小f1=1×103N;汽车从A处进入ETC收费岛后,假设仍保持功率不变完成自动缴费并驶离收费岛,并以v=3m/s速度匀速离开B处,汽车的vt图象如图(乙)所示.已知ETC收费岛AB段长度d=25m,汽车质量M=2×103kg,汽车在OA段和AB段所受阻力分别为恒力.(1)求汽车在运动过程中发动机的输出功率.(2)当汽车加速度大小为0.25m/s2时,求此时汽车的速度大小.(3)求汽车在ETC收费岛AB段内行驶的时间.8.（10分）25m/sQUOTE，若行驶过程中阻力QUOTE大小不变，取重力加速度大小10m/s2QUOTE.（1）求阻力QUOTE的大小；（2）若K6从静止开始以加速度1m/s2QUOTE匀加速运动，求运动10s后K6发动机的功率.9.（12分）(2021四川绵阳三模)2020年6月21日，最大速度为600km/h的高速磁浮试验样车在上海同济大学磁浮试验线上对多项关键性能进行了测试。在某次制动性能测试中，样车以最大速度匀速行驶，当发出制动信号后，制动系统开始响应，响应时间为1.5s,在该时间内制动力由零逐渐增大到最大值并保持稳定，之后样车做匀减速直线运动至停下来。从制动力达到最大值开始计时，测得样车在第1s内位移为120m,运动的最后1s内位移为4m.已知样车质量为50t,g=10m/s2.在响应时间空气阻力不可忽略，在匀减速直线运动过程中空气阻力可忽略。求：（1）制动力的最大值；（2）在响应时间内，样车克服制动力和空气阻力所做的总功。（结果保留1位有效数字）（2分）10.（10分）(2021黑龙江大庆三校清北班质检)一辆汽车质量是2×103kg，由静止开始以额定功率沿平直公路向某一方向运动，经10s前进100m时达到最大速度．设汽车所受阻力恒定为车重的0.2倍，g取10m/s2，求：（1）汽车行驶的最大速度；（2）汽车的额定功率；（3）当汽车的速度为10m/s时汽车的加速度．11.（2021福州8县市期中）景区观光列车是人们欣赏景区美丽景色的绝佳工具。一质量为的观光列车以额定功率启动，在水平直轨道上行驶时阻力是车重的0.01倍，当速度为时，列车的加速度大小为()，求：（1）该列车的额定功率；

（2）该列车行驶的最大速度；（3）列车从静止开始经过时间，速度达到最大值，求该过程行驶的距离。12、（12分）（2020四川泸州一诊）某型号小汽车（含人）的质量m＝1000吨、发动机的额定功率P0＝60kw。若该汽车保持额定功率不变，从静止开始在水平直线路面上运动，汽车加速行驶了t＝12s后刚好达到匀速。汽车在该水平路面运动时受到的阻力大小恒为f＝2000N。在此过程中，求：．（1）该汽车匀速行驶时速度的大小；（2）该汽车从静止开始启动，经过t＝12s刚达到匀速时，运动的距离。13动车组列车是由几节自带动力的车厢（动车）和几节不带动力的车厢（拖车）编成一组．某兴趣小组在模拟实验中用4节小动车和4节小拖车组成动车组，总质量为m=2kg，每节动车可以提供P0=3W的额定功率．开始时动车组先以恒定加速度a=1m/s2启动做匀加速直线运动，达到额定功率后保持功率不变再做变加速直线运动，直至动车组达到最大速度vm=6m/s并开始匀速行驶．行驶过程中所受阻力恒定．

（1）求动车组所受阻力大小；求匀加速运动的时间．

（2）动车组变加速运动过程的时间为10s，求变加速运动的位移．

15、一辆汽车在平直的路面上以恒定功率由静止行驶，设所受阻力大小不变，其牵引力F与速度υ的关系如图所示，加速过程在图中B点结束，所用的时间t=10s，经历的路程s=60m，10s后汽车做匀速运动．求：（1）汽车运