高中物理人教版 (新课标)必修23.功率课后作业题

第七章　机械能守恒定律

专题强化练9　机车的启动

一、选择题

1.(2020广东潮州高三期末,★★☆)一辆小车在水平面上做匀速直线运动,从某时刻起,小车所受的牵引力和阻力随时间变化的情况如图所示,则作用在小车上的牵引力F的功率随时间变化的情况是下列图中的(　　)

2.(2020江西安义中学高三月考,★★☆)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,后保持额定功率,其牵引力-速度图象如图所示。若已知汽车的质量m、牵引力F1、速度v1及该车所能达到的最大速度v3,运动过程中阻力大小恒定,则根据图象所给信息,下列说法正确的是(　　)

A.汽车行驶过程中所受阻力为

B.速度为v2时的加速度大小为

C.汽车运动中的最大功率为F1v3

D.恒定加速时,加速度大小为

3.(2020山东济宁高三月考,★★☆)一质量为m=1 kg的物体放在粗糙程度相同的水平面上,受到水平拉力的作用,物体由静止开始沿直线运动,物体的加速度a和速度的倒数的关系如图所示。不计空气阻力,重力加速度g=10 m/s2。下列说法正确的是(　　)

A.物体与水平面之间的动摩擦因数为0.2

B.物体速度为1.5 m/s时,加速度大小为1.5 m/s2

C.拉力的最大功率为3 W

D.物体匀加速运动的时间为1 s

4.(2020四川绵阳南山中学高三月考,★★★)(多选)一辆汽车在水平路面上匀速直线行驶,阻力恒定为f。t1时刻驶入一段阻力为2f的路段继续行驶。t2时刻驶出这段路,阻力恢复为f。行驶中汽车功率恒定,则汽车的速度v及牵引力F随时间t的变化图象可能是(　　)

二、非选择题

5.(2020安徽淮南第四中学高三期末,★★☆)某探究性学习小组对一辆自制遥控车的性能进行研究。他们让这辆小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图象,已知小车在0～t1时间内做匀加速直线运动,0～10 s时间内小车牵引力的功率保持不变,7 s末达到最大速度,在10 s末停止遥控让小车自由滑行,小车质量m=1 kg,整个运动过程中小车受到的阻力大小不变。求:

(1)小车所受阻力f的大小;

(2)在0～10 s内小车牵引力的功率P;

(3)t1的值及小车在0～t1时间内的位移。

答案全解全析

1.D　小车在水平面上做匀速直线运动,速度不为零;从某时刻起,小车所受牵引力和阻力都恒定不变且牵引力大于阻力,所以小车做匀加速直线运动,速度均匀增加,根据P=Fv=F(v0+at)可知,牵引力F的功率均匀增加且开始时不为零,选项D正确,A、B、C错误。

2.A　当速度为v1时,功率达到额定功率,为P=F1v1,匀速行驶时,牵引力等于阻力,故f=F3==,选项A正确,C错误;速度为v2时,根据牛顿第二定律,有-f=ma2,解得a2=-,选项B错误;恒定加速时,根据牛顿第二定律,有F1-f=ma1,加速度a1==-,选项D错误。

3.C　由题图分析可知,当物体速度v<1 m/s时,物体由静止开始做匀加速运动;当1 m/s<v<3 m/s时,物体做拉力功率恒定的加速运动。物体速度v1=3 m/s时,加速度a1=0,则有F=f,最大功率P=fv1,物体速度v2=1 m/s时,加速度a2=2 m/s2,根据牛顿第二定律有-f=ma2,解得f=1 N,P=3 W,而f=μmg,故μ=0.1,选项A错误,C正确;当速度v3=1.5 m/s时,由-f=ma3解得a3=1 m/s2,选项B错误;匀加速运动的时间为t==0.5 s,选项D错误。

4.AC　t1之前,汽车做匀速直线运动,牵引力与阻力f相等,t1时刻后阻力变为2f,汽车做减速运动,由P=Fv知,随着速度的减小,牵引力逐渐的增大,即汽车做加速度逐渐减小的减速运动,当牵引力增大到2f时,汽车做匀速运动。t2时刻后,汽车驶出这段路,阻力恢复为f,这时牵引力大于阻力f,汽车做加速运动,由P=Fv知,随着速度的增加,牵引力逐渐的减小,加速度逐渐减小。由以上分析可知,选项A、C正确。

5.答案　(1)3 N　(2)18 W　(3)1 s　1.5 m

解析　(1)在10 s末撤去牵引力后,小车只在阻力f作用下做匀减速运动,由图象可得减速时加速度的大小为a=3 m/s2

则阻力大小为f=ma=3 N

(2)小车做匀速运动阶段即7～10 s内,设牵引力大小为F,则F=f

由图象可知vm=6 m/s

解得P=Fvm=18 W

(3)设t1时间内的位移为x1,加速度大小为a1

由图可知t1时刻的速度大小为v1=3 m/s

由P=F1v1,得F1=6 N

根据牛顿第二定律得F1-f=ma1,解得a1=3 m/s2

则t1==1 s,x1=a1=1.5 m。