新高考物理二轮复习 高频模型专练模型13机车启动模型（含解析）

这是一份新高考物理二轮复习 高频模型专练模型13机车启动模型（含解析），共33页。
1．质量为m的汽车在平直路面上由静止匀加速启动，运动过程的v－t图像如图所示，已知t1时刻汽车达到额定功率，之后保持额定功率运动，整个过程中汽车受到的阻力大小恒定，则( )
A．在0~t1时间内，汽车加速度大小为 SKIPIF 1 < 0
B．t1时刻汽车牵引力与t2时刻汽车牵引力相等
C．汽车受到的阻力大小为 SKIPIF 1 < 0
D．在t1~t2时间内，汽车克服阻力做功为 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】
A．在0~t1时间内汽车做匀加速运动，加速度a恒定，则
SKIPIF 1 < 0
故A错误；
B．在t1时刻汽车牵引力
SKIPIF 1 < 0
而在t2时刻达到最大速度此时牵引力等于阻力
SKIPIF 1 < 0
故两个时刻的牵引力不相等，故B错误；
C．t1时刻汽车的功率为
SKIPIF 1 < 0
在t2时刻的功率为
SKIPIF 1 < 0
根据功率相等可以求出
SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．根据动能定理可知t1~t2时间内
SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选C。
2．已知某车的质量为m，运动过程中，汽车所受的阻力大小恒定，若保持恒定功率P不变，汽车能达到的最大速度为v。若司机以2P的额定功率启动，从静止开始加速做直线运动，当速度为v时，汽车的加速度为a1，当速度为0.5v时，汽车的加速度为a2，则加速度的比值a1:a2为( )
A．1：1B．1：2C．1：3D．1：4
【答案】C
【详解】
运动过程中，若保持额定功率P不变，当牵引力等于阻力时速度最大，根据P=fv得阻力
SKIPIF 1 < 0
若司机以2P的恒定功率启动，当速度为v时，由牛顿第二定律得
SKIPIF 1 < 0
同理
SKIPIF 1 < 0
因此
SKIPIF 1 < 0
故C正确，ABD错误。
故选C。
3．如图所示为某种太阳能无人驾驶试验汽车，安装有5m2的太阳能电池板和蓄能电池，该太阳能电磁板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为40W。车上安装有效率为80%电动机。该车在正常启动和行驶时仅由蓄能电池供电。某次，电动机以恒定的机械功率1250W启动，汽车最大行驶速度为90km/h。假设汽车行驶时受到的空气阻力与其速度成正比，则汽车( )
A．以最大速度行驶时牵引力大小为5N
B．所受阻力与速度的比值为2Ns/m
C．保持90km/h的速度行驶1h至少需要有效光照6.25h
D．若仅用太阳能电池板供电时可获得10m/s的最大行驶速度
【答案】B
【详解】
A．最大速度vm=90km/h=25m/s，根据
SKIPIF 1 < 0
得
SKIPIF 1 < 0 N
故A错误；
B．当汽车最大行驶速度行驶时，牵引力等于阻力，设空气阻力与速度关系为
f=kv
则
F=f=kvmax
解得
k=2Ns/m
故B正确；
C．电动机做的功为：W=Pt由能量守恒得
1250W×1h=40×5W×t×80%
得
t=8h
即保持最大速度行驶1h至少需要有效光照7.8h，故C错误；
D．由题意知：汽车行驶时受到的空气阻力与其速度成正比，设
f=kv
则速度最大时有
50=k×20
得
k=2.5
当直接用太阳能电池板提供的功率行驶有最大速度时：牵引力等于阻力，即：
40×5×80%=fv=kv2
得
v=8m/s
故D错误。
故选B。
4．某汽车总质量为m，发动机的功率为P时在平直公路上以速度 SKIPIF 1 < 0 0匀速行驶。驾驶员减小油门从而合理进入限速区，汽车功率立即减小到 SKIPIF 1 < 0 并保持该功率继续行驶。假设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，从驾驶员减小油门开始，汽车的速度v与时间t的关系如图所示，则在0- SKIPIF 1 < 0 1时间内下列说法正确的是( )
A．t1时刻汽车的速度v1= SKIPIF 1 < 0
B．t=0时，汽车的加速度大小为 SKIPIF 1 < 0
C．汽车行驶的位移为大小为 SKIPIF 1 < 0
D．阻力所做的功为 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】
A．开始汽车做匀速直线运动，阻力
SKIPIF 1 < 0
t1时刻汽车功率为 SKIPIF 1 < 0 ，有
SKIPIF 1 < 0
联立解得
v1= SKIPIF 1 < 0
选项A错误；
B．开始汽车做匀速直线运动，阻力
SKIPIF 1 < 0
t=0时刻，汽车的牵引力
SKIPIF 1 < 0
根据牛顿第二定律得，t=0时汽车的加速度大小
SKIPIF 1 < 0
选项B错误。
D．根据动能定理知，
SKIPIF 1 < 0
解得克服阻力做功
SKIPIF 1 < 0
选项D错误；
C．汽车行驶的位移
SKIPIF 1 < 0
选项C正确。
故选C。
5．质量为m的汽车，启动后发动机以额定功率P沿水平道路行驶，经过一段时间后将达到以速度v匀速行驶，若行驶中受到的摩擦阻力大小不变，则在加速过程中车速为 SKIPIF 1 < 0 时，汽车的加速度大小为( )
A． SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0 C． SKIPIF 1 < 0 D．0
【答案】B
【详解】
当汽车匀速行驶时，有
SKIPIF 1 < 0
车速为 SKIPIF 1 < 0 时，汽车的牵引力
SKIPIF 1 < 0
车速为 SKIPIF 1 < 0 时，由牛顿第二定律得
SKIPIF 1 < 0
故B正确，ACD三项错误。
故选B。
6．一质量为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。则汽车速度从v增大到2v的过程中( )
A．发动机的输出功率为2P
B．汽车做匀加速运动
C．汽车的平均速度为 SKIPIF 1 < 0 v
D．发动机产生的牵引力增大
【答案】A
【详解】
A．因为阻力不变，根据做功公式
SKIPIF 1 < 0
汽车在速度到达2v之后
SKIPIF 1 < 0
故A正确。
BCD．汽车若做匀加速运动，则平均速度为
SKIPIF 1 < 0
而汽车随速度的增加，由公式 SKIPIF 1 < 0 可知牵引力减小，则加速度减小 ，即汽车做加速度减小的加速运动，则平均速度不等于 SKIPIF 1 < 0 v，故BCD错误。
故选A。
7．一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 SKIPIF 1 < 0 ，重力加速度g取 SKIPIF 1 < 0 。下列说法正确的是( )
A．该汽车的质量为 SKIPIF 1 < 0
B． SKIPIF 1 < 0
C．在 SKIPIF 1 < 0 内，汽车的位移大小约为 SKIPIF 1 < 0
D．在前5s内，阻力对汽车所做的功为25kJ
【答案】C
【详解】
A．由图像可得，汽车匀加速阶段的加速度为
SKIPIF 1 < 0
汽车匀加速阶段的牵引力为
SKIPIF 1 < 0
匀加速阶段由牛顿第二定律得
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
A错误；
B．牵引力功率为15kW时，汽车行驶的最大速度为
SKIPIF 1 < 0
B错误；
C．5～15s内，由动能定理得
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
C正确；
D．前5s内汽车的位移为
SKIPIF 1 < 0
阻力做功为
SKIPIF 1 < 0
D错误。
故选C。
8．已知某车的质量为 SKIPIF 1 < 0 ，额定功率为 SKIPIF 1 < 0 ，运动过程中，若保持额定功率 SKIPIF 1 < 0 不变，汽车所受的阻力大小恒定，汽车能达到的最大速度为 SKIPIF 1 < 0 。若司机以 SKIPIF 1 < 0 的恒定功率启动，从静止开始加速做直线运动，当速度为 SKIPIF 1 < 0 时，汽车的加速度为 SKIPIF 1 < 0 ，当速度为 SKIPIF 1 < 0 时，汽车的加速度为 SKIPIF 1 < 0 ，则加速度的比值 SKIPIF 1 < 0 为( )
A． SKIPIF 1 < 0 B．1C．2D．4
【答案】C
【详解】
汽车以额定功率启动时，当牵引力等于摩擦力时，汽车具有最大速度，即
SKIPIF 1 < 0
当司机以 SKIPIF 1 < 0 的恒定功率启动，速度为 SKIPIF 1 < 0 时，此时牵引力
SKIPIF 1 < 0
由牛顿第二定律可知
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
速度为 SKIPIF 1 < 0 时，此时牵引力
SKIPIF 1 < 0
由牛顿第二定律可知
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
即
SKIPIF 1 < 0
故C项正确，ABD项错误。
故选C。
某测试员在平直公路上测试汽车启动、加速、正常行驶及刹车时的性能。前 SKIPIF 1 < 0 逐渐加大油门，使汽车做匀加速直线运动， SKIPIF 1 < 0 保持油门位置不变(可视为发动机保持恒定功率运动)，达到最大速度后保持匀速， SKIPIF 1 < 0 时松开油门并同时踩刹车，汽车减速运动至停止。已知汽车的质量为 SKIPIF 1 < 0 ，在加速及匀速过程中汽车所受阻力恒为 SKIPIF 1 < 0 ，刹车过程汽车所受阻力为 SKIPIF 1 < 0 ，根据测试数据描绘 SKIPIF 1 < 0 图像如图所示，下列说法正确的是( )
A． SKIPIF 1 < 0 末汽车所受牵引力为 SKIPIF 1 < 0 B． SKIPIF 1 < 0
C． SKIPIF 1 < 0 末汽车功率为 SKIPIF 1 < 0 D． SKIPIF 1 < 0 内汽车位移为 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】
AB．减速阶段的加速度为
SKIPIF 1 < 0
由牛顿第二定律可得
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
0-4s内的加速度为
SKIPIF 1 < 0
由牛顿第二定律可知
SKIPIF 1 < 0
代入数值可得
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 末汽车所受牵引力为 SKIPIF 1 < 0 ， SKIPIF 1 < 0 ，故A错误，B正确；
C．10s汽车的功率与 SKIPIF 1 < 0 时的功率相等
SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．前 SKIPIF 1 < 0 时的位移
SKIPIF 1 < 0
在4~15s内由动能定律可得
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 内的位移
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0 内汽车总的位移
SKIPIF 1 < 0
故D错误。
故选C。
10．一质景为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，司机突然减小油门将发动机的输出功率降低至某个值并保持不变，结果汽车在速度降为 SKIPIF 1 < 0 之后又开始匀速行驶。若汽车行驶过程所受路而阻力保持不变，不计空气阻力。下列说法正确的是( )
A．汽车速度减小时，发动机产生的牵引力随之不断减小
B．汽车减速过程的平均速度为 SKIPIF 1 < 0
C．汽车速度从v减小到 SKIPIF 1 < 0 过程做匀减速运动
D．汽车减速过程的最大加速度为 SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【详解】
AD．设汽车所受的阻力为f，则开始时
P=fv
减小油门后
P1=f∙ SKIPIF 1 < 0 v
则
P1= SKIPIF 1 < 0 P
汽车在开始减小油门时速度最大，牵引力最小，加速度最大，最大加速度为
SKIPIF 1 < 0
随速度的减小，则牵引力逐渐变大，选项A错误，D正确；
BC．汽车若做匀减速运动，则平均速度为
SKIPIF 1 < 0
而汽车随速度的减小，牵引力逐渐变大，加速度逐渐减小，即做加速度减小的减速运动，则平均速度不等于 SKIPIF 1 < 0 ，选项BC错误；
故选D。
11.电动车是目前使用最为广泛的交通工具之一。某驾驶员和电动车总质量为m，在平直公路上由静止开始加速行驶，经过时间t，达到最大行驶速度vm。通过的路程为s，行驶过程中电动车功率及受到的阻力保持不变，则( )
A．在时间t内电动车做匀加速运动B．在时间t内电动车的平均速度要小于 SKIPIF 1 < 0
C．电动车的额定功率为 SKIPIF 1 < 0 D．电动车受到的阻力为 SKIPIF 1 < 0
【答案】C
【详解】
AB．行驶过程中电动车功率保持不变，速度逐渐增大，牵引力逐渐减小。做加速度逐渐减小的加速运动，平均速度要大于 SKIPIF 1 < 0 ，选项AB项错误；
CD．当牵引力和阻力相等时，速度达到最大，即
SKIPIF 1 < 0
在时间t内由动能定理知
SKIPIF 1 < 0
联立解得
SKIPIF 1 < 0
故
SKIPIF 1 < 0
C项正确，D项错误。
故选C。
12．质量为m的汽车在平直的路面上启动，启动过程的速度—时间图像如图所示，其中OA段为直线，AB段为曲线，B点后为平行于横轴的直线。已知从t1时刻开始汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力的大小恒为 SKIPIF 1 < 0 ，下列说法正确的是( )
A．0~t1时间内，汽车的牵引力为 SKIPIF 1 < 0
B．t1~t2时间内，汽车的功率等于 SKIPIF 1 < 0
C．t1~t2时间内，汽车的平均速率小于 SKIPIF 1 < 0
D．汽车运动的最大速率v2等于 SKIPIF 1 < 0
【答案】D
【详解】
A．由题图可知，0～t1时间内，汽车做匀加速直线运动
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
故A错误；
B．在t1时刻汽车的功率
SKIPIF 1 < 0
t1～t2时间内，汽车保持功率P不变，故B错误；
C．由 SKIPIF 1 < 0 图线与横轴所围面积表示位移的大小可知，t1～t2时间内，汽车的平均速率大于 SKIPIF 1 < 0 ，故C错误；
D．在t2时刻，汽车的速度达到最大值v2，此时刻
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
故D正确。
故选D。
13．一辆汽车以额定功率沿平直公路从静止开始启动，其牵引力F与行驶速度v的关系如图所示。加速过程在图中的T点结束，加速过程所用的时间 SKIPIF 1 < 0 ，经历的路程 SKIPIF 1 < 0 。8s后汽车做匀速运动，若汽车所受阻力始终不变，则( )
A．汽车做匀速运动时的牵引力大小为 SKIPIF 1 < 0
B．汽车所受的阻力大小为 SKIPIF 1 < 0
C．汽车的额定功率为 SKIPIF 1 < 0
D．汽车的质量为 SKIPIF 1 < 0
【答案】ACD
【详解】
AB．加速过程在T点结束，即此后汽车沿平直路面作匀速运动，由平衡条件和图象信息可得
SKIPIF 1 < 0
汽车做匀速运动时的牵引力大小为
SKIPIF 1 < 0
汽车所受的阻力大小为
SKIPIF 1 < 0
故A正确，B错误；
C．由图象信息得车的额定功率为
SKIPIF 1 < 0
故C正确；
D．汽车加速运动过程，牵引力做功为
SKIPIF 1 < 0
根据动能定理可得
SKIPIF 1 < 0
则可得
SKIPIF 1 < 0
故D正确；
故选ACD。
14．如图所示为质量为m的汽车在水平路面上启动过程中的速度图像，Oa段为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，则下述说法正确的是( )
A．0~t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定
B．t1~t2时间内汽车牵引力做功为 SKIPIF 1 < 0
C．t1~t2时间内的平均速度等于 SKIPIF 1 < 0 (v1＋v2)
D．在全过程中，t1时刻的牵引力及其功率都是最大值
【答案】BD
【详解】
A．0～t1时间内汽车做匀加速运动，牵引力F大小恒定，但汽车的速度逐渐增大，所以其功率逐渐增大，故A错误；
B．0～t1时间内汽车做匀加速运动，牵引力F大小恒定，加速度为a
SKIPIF 1 < 0
在t2时刻达到额定功率
SKIPIF 1 < 0
t2～t3时间内牵引力等于摩擦力
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
在t1～t2时间内，牵引力做的功为
SKIPIF 1 < 0
故B正确；
C．根据 “面积”法求位移，t1～t2时间内汽车的位移
SKIPIF 1 < 0
所以平均速度
SKIPIF 1 < 0
故C错误；
D．在全过程中t1时刻的斜率最大，加速度a1也最大，根据：F1-f=ma1，可知此时牵引力F1最大，此时刻的功率P1也是在0～t1时间内最大的，在t1时刻之后，汽车的功率保持P1不变，所以P1是整个过程中的最大值，在t2～t3时间内牵引力等于摩擦力，牵引力最小，故D正确。
故选BD。
15．如图所示为汽车的加速度a和车速的倒数 SKIPIF 1 < 0 的关系图象。若汽车质量为2×103 kg，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，最大车速为30 m/s，则( )
A．车所受阻力为2×103 NB．汽车在车速为5 m/s时，功率为6×104 W
C．汽车的额定功率为6×104 WD．汽车匀加速所需时间为5 s
【答案】ACD
【详解】
由图可知，匀加速直线运动的加速度为2m/s2，汽车的最大速度为 SKIPIF 1 < 0 ，匀加速直线运动的末速度为10m/s。
D．汽车匀加速直线运动的时间
SKIPIF 1 < 0
故D正确；
AC．设汽车的额定功率为P，车所受阻力为f。
当汽车速度最大时，汽车做匀速直线运动，根据功率公式，有汽车的额定功率为
SKIPIF 1 < 0 ①
当 SKIPIF 1 < 0 时， SKIPIF 1 < 0 ，根据牛顿第二定律得
SKIPIF 1 < 0 ②
由①②解得
SKIPIF 1 < 0
SKIPIF 1 < 0
故AC正确；
B．因为 SKIPIF 1 < 0 ，所以汽车速度为 SKIPIF 1 < 0 时，功率未达到额定功率 SKIPIF 1 < 0 ，故B错误；
故选ACD。
16．如图，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．加速度值逐渐减小
C．牵引力的功率P=FvmD．牵引力做功 SKIPIF 1 < 0
【答案】BC
【详解】
AB．动车的功率恒定，则加速度
SKIPIF 1 < 0
则随着速度的增加，加速度逐渐减小，即动车做加速度减小的加速运动，选项A错误，B正确；
C．达到最大速度时
F牵=F
则功率
P=F牵vm=Fvm
选项C正确；
D．设动车行驶过程的位移为s，根据动能定理
SKIPIF 1 < 0
则牵引力的功
SKIPIF 1 < 0
选项D错误。
故选BC。
17．质量为2×103kg、发动机额定功率为80kW的汽车在平直公路上行驶；若汽车所受阻力大小恒为4×103N，则下列判断中正确的有( )
A．汽车在公路上的最大行驶速度为10m/s
B．汽车以额定功率启动，当汽车速度为5m/s时，加速度为6m/s2
C．若汽车以2m/s2的加速度由静止匀加速直线运动后，第2s末发动机的实际功率为16kW
D．在做C选项中，汽车做匀加速运动所能维持的时间为5s
【答案】BD
【详解】
A．当牵引力等于阻力时，速度最大，根据P=fvm得，汽车的最大速度
SKIPIF 1 < 0
故A错误；
B．当汽车速度为5m/s时，牵引力
SKIPIF 1 < 0
根据牛顿第二定律得，汽车的加速度
SKIPIF 1 < 0
故B正确；
C．根据牛顿第二定律得
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
第2s末的速度
SKIPIF 1 < 0
第2s末发动机的实际功率
SKIPIF 1 < 0
故C错误；
D．匀加速直线运动的末速度
SKIPIF 1 < 0
匀加速直线运动的时间
SKIPIF 1 < 0
故D正确。
故选BD。
18．质量为1500kg的汽车在平直的公路上运动，v-t图象如图所示．由此可求( )
A．前25s内汽车的平均速度
B．前10s内汽车的加速度
C．前10s内汽车所受的阻力
D．15～25s内合外力对汽车所做的功
【答案】ABD
【解析】
试题分析：观察速度时间图像，V-t图像和时间轴围成面积代表位移，斜率代表加速度a，观察图像可知，前10s斜率即加速度 SKIPIF 1 < 0 ,答案B对．根据牛顿第二定律 SKIPIF 1 < 0 ，牵引力未知因此无法求出阻力，C错．前25s图像和时间轴围成的面积可以分成前10s三角形和中间5s矩形及后10s梯形都可以计算出面积，也就可以知道前25s位移，除以时间即可算出平均速度，A对．根据动能定理，合外力做功等于动能变化量，15～25 s的初速度和末速度都知道而且题目告诉有质量，答案D对．
考点：速度时间图像 动能定理
19．质量为 SKIPIF 1 < 0 的汽车从静止开始以恒定功率启动，在水平公路上做直线运动，经 SKIPIF 1 < 0 时间达到最大速度 SKIPIF 1 < 0 ，汽车启动过程受到的阻力大小恒为 SKIPIF 1 < 0 ，则下列判断正确的是( )
A．汽车的额定功率为 SKIPIF 1 < 0
B．汽车牵引力大小为 SKIPIF 1 < 0 时，速度大小为 SKIPIF 1 < 0
C． SKIPIF 1 < 0 时间内汽车运动的位移小于 SKIPIF 1 < 0
D． SKIPIF 1 < 0 时间内汽车运动的位移大于 SKIPIF 1 < 0
【答案】ABD
【详解】
A．汽车达最大速度时，牵引力
SKIPIF 1 < 0
则汽车的额定功率
SKIPIF 1 < 0
A项正确；
B．汽车牵引力大小为 SKIPIF 1 < 0 时
SKIPIF 1 < 0
解得
SKIPIF 1 < 0
B项正确，
CD．由于汽车做的是加速度越来越小的变加速运动，根据 SKIPIF 1 < 0 图像的面积可知， SKIPIF 1 < 0 时间内汽车运动的位移大于 SKIPIF 1 < 0 ，选项C错误、D项正确。
故选ABD。
一汽车的质量为m，若在平直的公路上从静止开始加速，前进较短的距离s，速度便可达到最大值vm。设在加速过程中发动机的功率恒定为P，汽车所受阻力恒为f，当速度为v(v