2020版新教材高中物理习题课一机车启动问题课堂检测（含解析）鲁教版必修2.docx

机车启动问题1.起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度,其v -t图像如图所示,则钢索拉力的功率随时间变化的图像可能是图中的哪一个()【解析】选B。在0t1时间内,重物匀加速上升,钢索拉力F1mg;在t1t2时间内,重物匀速上升,钢索拉力F2=mg;在t2t3时间内,重物匀减速上升,钢索拉力F3F2v1;t1t2时间内,功率保持不变,P=F2v1,t2t3时间内,功率均匀减小,且t2时刻F2v1F3v1,综上所述,则B正确,A、C、D错误。2.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的斜坡时,受到的摩擦阻力为车重的k倍,则车的最大速度为()A.B.C.D.【解析】选D。汽车速度最大时,汽车的加速度a=0,牵引力F=mgsin+kmg,故此时最大速度vm=,则D正确,A、B、C错误。3.水平路面上行驶的汽车所受到的阻力大小f与汽车行驶的速率成正比。若汽车从静止出发,先做匀加速直线运动,达到额定功率后保持额定功率行驶,则在整个行驶过程中,汽车受到的牵引力大小F与阻力大小f的关系图像是()【解析】选A。汽车受到的阻力大小f与汽车行驶的速率成正比,f=kv,根据牛顿第二定律可知,F-f=ma,汽车做匀加速直线运动,加速度恒定,速度增大,阻力增大,牵引力随着f的增大而均匀增大,图像是一条倾斜的直线,功率达到额定功率后,F=,f=kv,联立解得F=k,牵引力与阻力成反比,则A正确,B、C、D错误。4.列车总质量m=500 t,发动机的额定功率P=6105 W,在轨道上行驶时,轨道对列车的阻力f是车重的0.01倍。(g取10 m/s2)(1)求列车在水平轨道上行驶的最大速度。(2)在水平轨道上,发动机以额定功率P工作,求当行驶速度为v1=1 m/s和v2=10 m/s时,列车的瞬时加速度a1、a2的大小。【解析】(1)列车以额定功率行驶,当牵引力等于阻力,即F=f=kmg时,列车的加速度为零,速度达到最大值vm,则vm=12 m/s。(2)当vvm时,列车做加速运动,若v1=1 m/s,则F1=6105 N,根据牛顿第二定律得a1=1.1 m/s2若v2=10 m/s,则F2=6104 N,根据牛顿第二定律得a2=0.02 m/s2。答案:(1)12 m/s(2)1.1 m/s20.02 m/s2【补偿训练】汽车发动机的额定功率为60 kW,汽车质量为5 t,汽车在水平路面上行驶时,阻力是车重的0.1倍,g取10 m/s2。问:(1)汽车保持以额定功率从静止启动后能达到的最大速度是多少?(2)若汽车保持以0.5 m/s2的加速度做匀加速运动,这一过程能维持多长时间?【解析】(1)汽车运动中所受的阻力大小为f=0.1mg=0.1510310 N=5103 N汽车保持以额定功率从静止启动时,做加速度逐渐减小的加速运动,当加速度减小到零时,速度达到最大。此时牵引力F=f,即vm=m/s=12 m/s。(2)若汽车保持以0.5 m/s2的加速度做匀加速运动,由牛顿第二定律:F-f=ma得F=f+ma=5103 N+51030.5 N=7.5103 N当功率增大到额定功率时,匀加速运动结束,此时汽车的速度为:v= m/s=8 m/s则汽车匀加速运动的时间t= s=16 s。答案:(1)12 m/s(2)16 s情境:如图甲所示,某探究性学习小组的同学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乙所示的v -t图像,已知小车在0t1时间内做匀加速直线运动,t110 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,整个过程中小车受到的阻力f大小不变。问题:(1)能否求出小车所受阻力f的大小?怎样求?(2)小车何时达到额定功率,在t110 s内小车牵引力的功率P是多大。【解析】(1)能,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,由图像可得减速时加速度的大小为a=2 m/s2,则f=ma=2 N