2024版新教材高考物理复习特训卷考点32机车启动模型

这是一份2024版新教材高考物理复习特训卷考点32机车启动模型，共6页。试卷主要包含了09 m/s2B．0，2 sB．14，0×103N等内容，欢迎下载使用。

[2023·上海闵行区模拟]如图是中国为老挝设计制造的“澜沧号”动车组．在水平测试轨道上，动车组以额定功率 7 200 kW 启动，总质量 540 t，测得最高时速为 216 km/h，若运动阻力与速率成正比，当其加速到 108 km/h时，动车组的加速度约为多大(g＝10 m/s2)( )
A．0.09 m/s2B．0.22 m/s2
C．0.33 m/s2D．0.44 m/s2
2．[2022·浙江6月]小明用额定功率为1 200 W、最大拉力为300 N的提升装置，把静置于地面的质量为20 kg的重物竖直提升到高为85.2 m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过5 m/s2的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，g取10 m/s2，则提升重物的最短时间为( )
A．13.2 sB．14.2 s
C．15.5 sD．17.0 s
3.
(多选)一辆汽车在水平路面上的启动过程的v ­ t图像如图所示，其中Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率P行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，若汽车的质量为m，行驶过程中所受阻力恒为F阻，则下列说法正确的是( )
A．汽车在t1时刻的牵引力和功率都是最大值，t2～t3时间内其牵引力等于F阻
B．0～t1时间内汽车做变加速运动
C．0～t2时间内汽车的平均速度等于 eq \f(v2,2)
D．t1～t2时间内汽车克服阻力所做的功为P(t2－t1)＋ eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) － eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2))
4．“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的．总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶．该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻＝kv，k为常量)，动车组能达到的最大速度为vm.下列说法正确的是( )
A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变
B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动
C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶的速度为 eq \f(3,4) vm
D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度vm，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为 eq \f(1,2) mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) －Pt
5．2022年3月10日，“95号汽油跑步进入9元时代”冲上微博热搜，许多车主纷纷表示顶不住油价而迫切想买电动车代步．其中，某品牌纯电动车型部分参数：整备质量约1 200 kg，高性能版的驱动电机最大功率120 kW，峰值扭矩为290 N·m，驱动形式为前轮驱动，NEDC综合续航里程430 km.该电动汽车在公路上行驶受到阻力大小恒为4×103N，则下列说法正确的是( )
A．汽车的最大速度为20 m/s
B．汽车上坡时低速行驶，是为了使汽车获得较大的牵引力
C．汽车以2 m/s2的加速度匀加速启动时，牵引力为F＝6.0×103N
D．里程120～320 m过程克服阻力所做的功约为8×104J
6．如图所示，汽车以不变的速率通过路面abcd、ab段为平直上坡路，bc段为水平路，cd段为平直下坡路．设汽车在ab、bc、cd段行驶时发动机的输出功率分别为P1、P2、P3，不计空气阻力和摩擦阻力的大小变化，则 ( )
A．P1＝P3＞P2B．P1＝P3＜P2
C．P1＜P2＜P3D．P1＞P2＞P3
7．一电动摩托车在平直的公路上由静止启动，其运动的速度v与时间t的关系如图甲所示，图乙表示电动摩托车牵引力的功率P与时间t的关系．设电动摩托车在运动过程中所受阻力为车(包括驾驶员)总重力的k倍，在18 s末电动摩托车的速度恰好达到最大．已知电动摩托车(包括驾驶员)总质量m＝200 kg，重力加速度g取10 m/s2.则下列说法正确的是( )
A．0到18 s内电动摩托车一直匀加速运动
B．k＝0.4
C．0到8 s内，电动摩托车的牵引力为800 N
D．8 s到18 s过程中，电动摩托车牵引力做功8×104kJ
8．一辆汽车在平直公路上由静止开始启动，汽车先保持牵引力F0不变，当速度为v1时达到额定功率Pe，此后以额定功率继续行驶，最后以速度vm匀速行驶．若汽车所受的阻力f为恒力，汽车运动过程中的速度为v、加速度为a、牵引力为F、牵引力的功率为P，则下列图像中可能正确的是( )
9.
(多选)汽车在研发过程中都要进行性能测试，如图所示为某次测试中某型号汽车的速度v与牵引力F大小倒数的v ­ eq \f(1,F) 图像，vm表示最大速度．已知汽车在水平路面上由静止启动，ab平行于v轴，bc反向延长过原点O.已知阻力恒定，汽车质量为2×103kg，下列说法正确的是( )
A．汽车从a到b持续的时间为20 s
B．汽车由b到c过程做匀加速直线运动
C．汽车额定功率为50 kW
D．汽车能够获得的最大速度为12 m/s
10.质量为1.0×103kg的汽车，沿倾角为30°的斜坡由静止开始向上运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2 000 N，汽车发动机的额定输出功率为5.6×104W，开始时以a＝1 m/s2的加速度做匀加速运动(g取10 m/s2).求：
(1)汽车做匀加速运动的时间；
(2)汽车所能达到的最大速率；
(3)若斜坡长143.5 m，且认为汽车到达坡顶之前已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多长时间．
考点32 机车启动模型——提能力
1．答案：C
解析：最高时速216 km/h，即60 m/s，此时阻力等于牵引力，为Ff＝ eq \f(P,vm)＝kvm；当其加速到108 km/h时，即30 m/s，此时牵引力F＝ eq \f(P,v)，则此时加速度a＝ eq \f(F－kv,m)＝0.33 m/s2，故C正确．
2．答案：C
解析：以最大加速度向上加速到匀加速能达到的最大速度，然后保持功率不变达到最大速度，最后以最大加速度做匀减速运动减速到零所需时间最短．重物向上提升的最大加速度a1＝ eq \f(F－mg,m)＝5 m/s2，匀加速过程的最大速度v＝ eq \f(P,F)＝4 m/s，匀加速上升的时间为t1＝ eq \f(v,a1)＝0.8 s，匀加速上升的高度h1＝1.6 m；重物能达到的最大速度为vm＝ eq \f(P,mg)＝6 m/s，以最大加速度减速上升的时间t2＝ eq \f(vm,a2)＝1.2 s，上升高度为h2＝3.6 m，则以恒功率上升的高度h3＝80 m，恒功率上升过程有Pt3＝mgh3＋ eq \f(1,2)m(v eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) －v2)，解得t3＝13.5 s，则提升重物的最短时间为t＝t1＋t2＋t3＝15.5 s，C正确．
3．答案：AD
解析：由题图可知，Oa段为匀加速直线运动，ab段以恒定功率运动，且加速度在逐渐减小，所以t1时刻牵引力和功率最大，bc段是匀速直线运动，t2～t3时间内其牵引力等于F阻，故A正确；在0～t1时间内，由v ­ t图像知汽车做匀加速直线运动，故B错误；在0～t2时间内，由v ­ t图像可知，汽车先做匀加速运动再做变加速运动，故此段时间内平均速度大于 eq \f(v2,2)，故C错误；设t1～t2时间内汽车克服阻力所做的功为Wf，由动能定理有
P(t2－t1)－Wf＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) － eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ，克服阻力所做的功为Wf＝P(t2－t1)＋ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) － eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(2)) ，故D正确．
4．答案：C
解析：对动车组由牛顿第二定律有F牵－F阻＝ma，动车组匀加速启动，即加速度a恒定，但F阻＝kv随速度增大而增大，则牵引力也随阻力增大而增大，故A错误；若四节动力车厢输出功率均为额定值，则总功率为4P，由牛顿第二定律有 eq \f(4P,v)－kv＝ma，故可知加速启动的过程，牵引力减小，阻力增大，则加速度逐渐减小，故B错误；若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，动车组匀速行驶时加速度为零，有 eq \f(2.25P,v)＝kv，而以额定功率匀速行驶时，有 eq \f(4P,vm)＝kvm，联立解得v＝ eq \f(3,4)vm，故C正确；若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度vm，由动能定理可知4Pt－W克阻＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) －0，可得动车组克服阻力做的功为W克阻＝4Pt－ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) ，故D错误．
5．答案：B
解析：当汽车以最大速度vm行驶时，其牵引力与阻力大小相等，则vm＝ eq \f(P,f)＝ eq \f(120 000,4×103) m/s＝30 m/s，故A错误；根据P＝Fv可知，汽车上坡时低速行驶，是为了使汽车获得较大的牵引力，故B正确；汽车以2 m/s2的加速度匀加速启动，设牵引力大小为F，根据牛顿第二定律有F－f＝ma，解得F＝6.4×103N，故C错误；里程120～320 m过程克服阻力所做的功为Wf＝fs＝8×105J，故D错误．
6．答案：D
解析：设汽车质量为m，上坡与下坡的倾角分别为α和β，汽车所受阻力大小为f，根据平衡条件可得汽车在ab和bc段路面行驶时发动机的牵引力大小分别为F1＝f＋mg sin α；F2＝f汽车在cd段行驶时，若f≥mg sin β，则F3＝f－mg sin β，若fF2>F3，根据P＝Fv可得P1>P2>P3，故选D.
7．答案：B
解析：由图甲可知，8～18 s内摩托车做加速度减小的加速运动，故A错误；在18 s末电动摩托车的速度恰好达到最大，有f＝ eq \f(P,vm)＝800 N则k＝ eq \f(f,mg)＝0.4，故B正确；0到8 s内，摩托车的加速度为a＝ eq \f(Δv,Δt)＝1 m/s2，摩托车的牵引力为F＝ma＋f＝1 000 N，故C错误；8 s～18 s过程中汽车牵引力已达到最大功率，所以牵引力做的功为W＝Pt＝8×104J，故D错误．故选B.
8．答案：C
解析：因为汽车先保持牵引力F0不变，由牛顿第二定律可得F0－f＝ma，又因为汽车所受的阻力Ff为恒力，所以开始阶段汽车做匀加速直线运动，所以v ­ t图像开始应有一段倾斜的直线，故A错误；因为当速度为v1时达到额定功率Pe，此后以额定功率继续行驶，则满足Pe＝Fv即F与v成反比，F与 eq \f(1,v) 成正比，所以F ­ v图像中v1～vm段图像应为曲线，F与 eq \f(1,v)图像中v1～vm段图像应为直线，故B错误，C正确；因为当速度为v1之前，保持牵引力F0不变，则功率满足P＝F0v即P与v成正比，所以P ­ v图像中v1～vm段图像应为过原点的直线，故D错误．
9．答案：AC
解析：根据v＝ eq \f(P,F)，额定功率等于图线的斜率P＝ eq \f(10,\f(1,5)×10－3)W＝50 kW，C正确；根据P＝Fv，汽车由b到c过程功率不变，随着汽车速度的增大，牵引力减小；根据牛顿第二定律得F－f＝ma，汽车所受阻力不变，随着牵引力的减小，汽车的加速度减小，汽车由b到c过程做非匀变速直线运动，B错误；汽车能够获得的最大速度为vm＝P× eq \f(1,F)＝50×103× eq \f(1,4)×10－3 m/s＝12.5 m/s，D错误；汽车所受的阻力为f＝ eq \f(P,vm)＝ eq \f(50×103,12.5)N＝4 000 N，汽车从a到b所受的牵引力为 eq \f(1,F)＝ eq \f(1,5)×10－3 解得F＝5 000 N，根据牛顿第二定律得F－f＝ma解得a＝0.5 m/s2 ，汽车从a到b持续的时间为t＝ eq \f(v,a)＝ eq \f(10,0.5)s＝20 s，A正确．
10．答案：(1)7 s (2)8 m/s (3)22 s
解析：(1)由牛顿第二定律得F－mg sin 30°－Ff＝ma
设匀加速过程的末速度为v，则有P＝Fv
v＝at1
解得t1＝7 s.
(2)当达到最大速度vm时，加速度为零，则有P＝(mg sin 30°＋Ff)vm
解得vm＝8 m/s.
(3)汽车匀加速运动的位移x1＝ eq \f(1,2)at eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(1)) ，在后一阶段对汽车由动能定理得
Pt2－(mg sin 30°＋Ff)x2＝ eq \f(1,2)mv eq \\al(\s\up1(2),\s\d1(m)) － eq \f(1,2)mv2
又有x＝x1＋x2
解得t2≈15 s
故汽车运动的总时间为t＝t1＋t2＝22 s．