第八章　作业27　机车的两种启动方式-2025版高一物理必修二

作业27机车的两种启动方式1~6题每题7分，共42分1.(2023·盐城市高一期中)质量为2吨的汽车，发动机的额定功率为30kW，在水平路面上能以72km/h的最大速度匀速行驶。则汽车在该路面行驶时所受阻力为()A.1.5×103N B.2.5×103NC.3×103N D.5×103N2.质量为m的汽车启动后沿平直路面行驶，发动机的功率恒为P，行驶过程中受到的阻力大小一定。当汽车速度为v时，汽车做匀速运动；当汽车速度为v4A.Pmv B.C.3Pmv 3.(多选)(2023·绵阳市高一期中)电动汽车能实现更精确的运动控制，有一电动汽车由静止启动并沿直线运动，其速度与时间图像如图所示，0到t1段图像为倾斜直线，t1到t2段图像为曲线，t2时刻以后的图像为与时间轴平行的直线，则下列选项中正确的是()A.0~t1内，牵引力的功率保持不变B.t1~t2内，牵引力的功率可能保持不变C.t1~t2内，牵引力大小保持不变D.t2时刻起，牵引力与阻力大小相等4.(2023·茂名市高一期中)全太阳能动力汽车，是以柔性高效的薄膜太阳能电池组件为核心技术，靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，全太阳能汽车是真正的零排放。如图所示，某款太阳能概念车质量为m，在一段平直公路上由静止匀加速启动，加速度大小为a，经时间t达到额定功率。若汽车运动过程中阻力恒为Ff，则该汽车的额定功率为()A.(ma+Ff)at B.ma2tC.(ma+Ff)a D.Ffat5.(2023·淮安市高一期中)质量为m的汽车，其发动机额定功率为P，当它开上一个倾角为θ的斜坡时，受到的摩擦阻力为车重力的k倍，则车的最大速度为(重力加速度为g)()A.PmgsinθC.Pcosθmg6.(多选)(2023·成都市高一期末)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之后，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，不计空气阻力，重力加速度为g，下列说法正确的是()A.钢绳的最大拉力为PB.钢绳的最大拉力为PC.重物的最大速度为PD.重物做匀加速运动的时间为m7、8题每题9分，9题14分，10题15分，共47分7.(2024·泰安市高一期中)一辆汽车在平直公路上以恒定功率P0匀速行驶，行驶的速度为v0。现突然驶上一段泥泞的道路，阻力变为原来的2倍，行驶一段时间后道路又恢复至开始的情况，运动过程中汽车功率始终保持不变。则汽车的速度随时间变化的关系图像可能正确是()8.(2023·西安市铁一中学高一期末)一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动。在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图甲、乙所示。已知汽车所受阻力恒为重力的0.1倍，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A.该汽车的质量为3000kgB.vmax=7.5m/sC.在前5s内，阻力对汽车所做的功为50kJD.在0~15s内，牵引力对汽车做功250kJ9.(14分)(2023·泰州市高一期中)如图所示为某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置，当太阳光照射到小车上方的光电板时，光电板中产生的电流经电动机带动小车前进。若小车保持牵引力恒定，在平直的路面上从静止开始运动，经过10秒时间前进距离5米时，电动机的功率恰好达到额定功率P，然后保持功率不变，达到最大速度。已知小车质量为2kg，所受阻力为小车重力的0.1倍，重力加速度g=10m/s2，求：(1)(9分)小车的额定功率；(2)(5分)小车运动的最大速度大小。10.(15分)如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m=5×103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a=2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率继续使重物加速直到重物做vm=6m/s的匀速运动。g取10m/s2，不计其他额外功。求：(1)(5分)重物在匀加速运动时受到的牵引力；(2)(10分)起重机在第2秒末的输出功率。(11分)11.(多选)(2023·张家口市高一期中)一辆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F-1v图像，图中AB、BCA.电动汽车在行驶过程中所受的阻力为3000NB.A到B阶段，牵引力的功率保持不变C.电动汽车的额定功率为10.8kWD.若已知汽车总质量为1200kg，则汽车做匀加速直线运动的时间是1.8s

答案精析1.A[当汽车以72km/h的最大速度匀速行驶时，牵引力F等于阻力Ff，有P=Fvmax=Ffvmax，代入数据解得Ff=1.5×103N，故选A。]2.C[当汽车速度为v时，汽车做匀速运动，有F=Ff，根据功率与速度的关系得P=Fv，汽车受到的阻力大小为Ff=F=Pv，当车速为v4时，根据功率与速度的关系得P=F1·v4，则F1=4Pv，根据牛顿第二定律得F1-Ff=ma，解得汽车的瞬时加速度大小为a3.BD[0到t1段图像为倾斜直线，则汽车做匀加速直线运动，牵引力不变，由P=Fv可知，牵引力的功率增大，故A错误；t1~t2内，加速度减小，则牵引力减小，而速度在增加，所以牵引力的功率可能保持不变，故B正确，C错误；t2时刻起，汽车做匀速直线运动，牵引力与阻力平衡，保持不变，故D正确。]4.A[根据牛顿运动定律得F-Ff=ma则汽车匀加速运动阶段的牵引力大小为F=ma+Ff达到额定功率时汽车的速度大小为v=at所以汽车额定功率大小为P=Fv=(ma+Ff)at，故A正确。]5.D[当汽车的牵引力等于其所受到的阻力时，此时合外力为零，汽车的速度达到最大值，由于汽车是沿斜坡向上行驶的，对汽车受力分析可知，汽车的牵引力F=Ff+mgsinθ=kmg+mgsinθ=mg(k+sinθ)，由此可得汽车的最大速度为vm=PF=Pmg(k6.ACD[匀加速提升重物时钢绳的拉力最大，且等于匀加速过程结束时的拉力，由P=Fv得Fm=Pv1，故A正确，B错误；重物以最大速度v2匀速上升时F=mg，所以v2=PF=Pmg，故C正确；重物做匀加速运动的加速度a=Fm−mgm=P−7.B[开始的时候汽车匀速行驶，P0=F0v0=Ffv0，当阻力变为原来的2倍时，则加速度a=2Ff−F0m，加速度方向与速度方向相反，速度减小，牵引力增大，则减速过程中加速度大小在减小；当牵引力增大到2Ff时，根据P0=2Ff·12v0，即直到速度减为原来的一半时再次匀速运动；行驶一段时间后道路又恢复至开始的情况，则阻力又变为原来的F8.D[第5s时，汽车的功率达到额定功率，前5s由牛顿第二定律可知F-Ff=ma，P额=Fv，Ff=0.1mg，联立解得F=4000N，m=2000kg，故A错误；汽车的最大速度vmax=P额Ff=10m/s，故B错误；在前5s内，汽车做匀加速直线运动，由题图乙可知前5s的位移x1=5×52m=12.5m，阻力对汽车所做的功为Wf=-Ffx1=-0.1mgx1=-25kJ，故C错误；在0~5s内，牵引力恒定，则牵引力做的功W1=Fx1=50000J，在5~15s内，汽车功率恒定，则牵引力做的功W2=P额t=200000J，在0~15s内，牵引力对汽车做功W=W1+W2=2509.(1)2.2W(2)1.1m/s解析(1)根据题意可知小车在0~10s内做匀加速直线运动，则有x=12at解得a=2xt2=2×5102m/s2=0根据牛顿第二定律可得F-Ff=ma可得F=Ff+ma=0.1mg+ma=2.2Nt=10s时小车的速度大小为v=at=0.1×10m/s=1m/s小车的额定功率为P=Fv=2.2×1W=2.2W(2)当牵引力等于阻力时，小车的速度达到最大，则有vm=PFf=2.20.1×2×10m/s=1.110.(1)6×104N，方向竖直向上(2)2.4×105W解析(1)根据牛顿第二定律可得F-mg=ma，代入数据可得，重物在匀加速运动时受到的牵引力为F=6×104N，方向竖直向上(2)当起重机以其输出功率允许的最大值使重物匀速运动时有F'=mg则起重机允许输出的最大功率为Pm=F'vm=5×103×10×6W=3×105W重物做匀加速运动的末速度v=PmF=3×1056×104m/s=5m/s，由v=at知重物做匀加速运动的时间t=va=2.5s，故重物在第2秒末的速度为v2=P=Fv2=6×104×4W=2.4×105W。11.CD[根据题图可知，电动汽车最大速度为18m/s时，汽车所受合外力为零，即牵引力与阻力平衡，则有Ff=600N，A错误；根据题意，电动汽车速度达到最大值时，汽车的功率已经