高考物理母题解读（六） 机械能3.doc

高考母题解读高考题千变万化，但万变不离其宗。千变万化的新颖高考题都可以看作是由母题衍生而来。研究高考母题，掌握母题解法规律，使学生触类旁通，举一反三，可使学生从题海中跳出来，轻松备考，事半功倍。母题3、汽车的启动【方法归纳】汽车的启动一般可以建立两种模型，匀加速启动和恒定功率启动。匀加速启动时牵引力不变，发动机功率随时间t均匀增大。当功率增大到等于额定功率后，功率不在增大，牵引力随速度的增大而减小。当牵引力减小到等于阻力后，汽车以最大速度做匀速直线运动。恒定功率启动时，牵引力随速度的增大而减小，加速度随速度的增大而减小。当牵引力减小到等于阻力后，汽车以最大速度做匀速直线运动。典例.（2009四川理综卷第23题）图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m=5103 kg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=0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm=1.02 m/s的匀速运动。取g=10 m/s2,不计额外功。求：(1) 起重机允许输出的最大功率。(2) 重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。【点评】起重机将重物竖直吊起，由静止开始向上做匀加速直线运动，等同于汽车的匀加速启动。可迁移汽车的匀加速启动知识分析得出。【针对训练题精选解析】1（2012广东六校第二次联考）“广州塔”上安装了一种全自动升降机模型，用电动机通过钢丝绳拉着升降机由静止开始匀加速上升，已知升降机的质量为，当升降机的速度为时，电动机的有用功率达到最大值，以后电动机保持该功率不变，直到升降机以最大速度匀速上升为止，假设整个过程中忽略摩擦阻力及空气阻力，重力加速度为g。有关此过程下列说法正确的是：（ ）a、钢丝绳的最大拉力为 b、升降机的最大速度c、钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于升降机克服重力所做的功d、升降机速度由增大至的过程中，钢丝绳的拉力不断减小2（2012湖南2月联考）质量为2103kg，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4103n，则下列判断中正确的有（ ）a汽车的最大动能是4105jb汽车以加速度2m/s2匀加速启动，起动后第2秒末时发动机实际功率是32kwc汽车以加速度2m/s2做初速为0的匀加速运动中，达到最大速度时摩擦力做功为4105jd若汽车保持额定功率起动，则当汽车速度为5 m/s时，其加速度为6m/s2 2答案：abd解析：汽车达到最大速度时，加速度为0，牵引力等于阻力，汽车功率p = fv = fv，所以最大速度，对应的动能为4105j，a项正确；汽车以加速度2m/s2匀加速起动，牵引力，所以2s末对应的实际功率为kw，能够维持匀加速运动的最长时间为，对应的摩擦力做功为105j，当汽车保持额定功率启动时有，解得其加速度为6m/s2，d项正确。3.（2012年2月福建晋江四校第二次联考）质量为2吨的汽车，发动机牵引力的功率为30千瓦，汽车在水平路面上行驶能达到的最大速度为15m/s，若汽车所受阻力恒定，则汽车的速度为10m/s时的加速度为（ ）a1m/s2 b0.5m/s2 c2m/s2 d2.5m/s24（2010福建理综）如图4所示，物体a放在足够长的木板b上，木板b静止于水平面。t=0时，电动机通过水平细绳以恒力f拉木板b，使它做初速度为零，加速度ab=1.0m/s2的匀加速直线运动。已知a的质量ma和b的质量mb均为2.0kg,a、b之间的动摩擦因数1=0.05，b与水平面之间的动摩擦因数2=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10m/s2。求图4（1）物体a刚运动时的加速度aa(2) t1=1.0s时，电动机的输出功率p；（3）若t1=1.0s时，将电动机的输出功率立即调整为p=5w，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t2=3.8s时物体a的速度为1.2m/s。则在t1=1.0s到t2=3.8s这段时间内木板b的位移为多少？【点评】：此题将牛顿运动定律、功和功率、动能定理、摩擦力等综合在一起考查，题目设置了梯度，有一定难度。5。（2012广东惠州检测）质量为1.0103kg的汽车，沿倾角为的斜坡由静止开始运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2000n，汽车发动机的额定输出功率为5.6104w，开始时以a=1m/s2的加速度做匀加速运动（g=10m/s2）。求： 汽车做匀加速运动的时间t1； 汽车所能达到的最大速率； 若斜坡长143.5m，且认为汽车达到坡顶之前，已达到最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多少时间？6。 （2012江西三校联考）一艘质量为m=400t的轮船，以恒定功率p=3.5106w从某码头由静止起航做直线运动，经t0=10min后，达到最大速度vm=25ms。此时船长突然发现航线正前方x0=520m处，有一只拖网渔船正以v=5ms的速度沿垂直航线方向匀速运动，且此时渔船船头恰好位于轮船的航线上，船长立即采取制动措施（反应时间忽略不计），附加了恒定的制动力，结果轮船到达渔船的穿越点时，拖网的末端也刚好越过轮船的航线，避免了事故的发生。已知渔船连同拖网总长l=200m，假设轮船所受阻力不变。求：（1）发现渔船时，轮船已离开码头多远?（2）轮船减速时的加速度多大?（3）附加的制动力多大?【解析】：(1)由动能定理得pt0-fx1=-0又p=fvm解得x1=1.41104m。（2）设轮船减速的时间为t，则t=l/v解得a=-0.6m/s2，大小为-0.6m/s2。（3）设附加的恒定制动力为f，由牛顿第二定律得-（f+f）=ma解得f=1.0105n。【点评】此题以轮船避碰切入，意在考查动能定理、匀变速直线运动、牛顿运动定律等知识点。7.（2002年上海春招第59题）铁路提速，要解决许多技术问题。通常，列车阻力与速度平方成正比，即fkv2。列车要跑得快，必须用大功率的机车来牵引。试计算列车分别以120千米/小时和40千米/小时的速度匀速行驶时，机车功率大小的比值（提示：物理学中重要的公式有fma，wfs，pfv，sv0tat2）。8面对能源紧张和环境污染等问题，混合动力汽车应运而生。所谓混合动力汽车，是指拥有两种不同动力源（如燃油发动机和电力发动机）的汽车，既省油又环保。车辆在起步或低速行驶时可仅靠电力驱动；快速行驶或者需急加速时燃油发动机启动，功率不足时可由电力补充；在制动、下坡、怠速时能将机械能转化为电能储存在电池中备用。假设汽车质量为m，当它在平直路面行驶时，只采用电力驱动，发动机额定功率为p1，能达到的最大速度为v1；汽车行驶在倾角为的斜坡道上时，为获得足够大的驱动力，两种动力同时启动，此时发动机的总额定功率可达p2。已知汽车在斜坡上行驶时所受的阻力是在平直路面上的k倍，重力加速度为g。求汽车在斜坡道上能达到的最大速度。f图甲v9. 如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，运用传感器（未在图中画出）测得此过程中不同时刻对轻绳的拉力f与被提升重物的速度v，并描绘出f-图象。假设某次实验所得的图象如图乙所示，其中线段ab与轴平行，它反映了被提升重物在第一个时间段内f和的关系；线段bc的延长线过原点（c点为实线与虚线的分界点），它反映了被提升重物在第二个时间段内f和的关系；第三个时间段内拉力f和速度v均为c点所对应的大小保持不变，因此图象上没有反映。实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s，速度增加到vc=3.0m/s，此后物体做匀速运动。取重力加速度g=10m/s2，绳重