高三物理二轮复习专题专题24机车的启动和运行含解析(高考)

1、专题24机车的启动和运行1. （2013山东省名校质检）一辆质量为 m的汽车在发动机牵引力F的作用下,沿水平方向运动。在t0时刻关闭发动机，其运动的v-t图象如图所示。已知汽车行驶过程中所受的阻力是汽车重量的 k倍，则（）A.加速过程与减速过程的平均速度比为1 ： 2B.加速过程与减速过程的位移大小之比为1 : 2C.汽车牵引力F与所受阻力大小比为3：1D.汽车牵引力F做的功为3kmg -0t0-2t答案】BCDE解析】由题图可知,加速过程F-/ =用3 =3，位移.为减速过程-f rm,a,位移电三无口，又J三kmg、由以上各式解得加速过程与逮速过 42程的位移大小之比为1； 2,平均速度比

2、为1: 1-汽车牵引力F与所受粗力大小比为3 :L汽车牵引力F做的功为炉二网广誓幽，故选项A错误与匚D正确.2. （2013广东省江门市模拟）汽车从静止开始沿平直公路做匀加速运动，所受阻 力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是A.汽车发动机的输出功率逐渐增大B.汽车发动机的输出功率保持不变C.在任意两相等的位移内，汽车的动能变化相等D.在任意两相等的位移内，汽车的速度变化相等答案1 AC【解析】，汽车从静止开始沿平直公路做匀加速运动，由P二FS,汽车发动机的输出 功率逐渐增大，选项A正确£错误.由动能定理，（F-fjs=AE在任意两相等的位移 内，汽车的动能变化相等.选项C正碉D错

3、误.3. （2013上海市静安区二模）关于汽车在水平路面上运动，下列说法中正确的是 （A）汽车启动后以额定功率行驶，在速度达到最大以前，加速度是在不断增大的.(B)汽车启动后以额定功率行驶，在速度达到最大以前，牵引力应是不断减小的.(C麻车以最大速度行驶后，若要减小速度，可减小牵引功率行驶.(D)汽车以最大速度行驶后，若再减小牵引力，速度一定减小.【答案1 BCD【解析I汽车启动后以额定功率行驶，在速度达到最大以前，由P二h可知，牵引力 应是不断减小的，加速度是在不断减小的，选项A错误E正确c汽车以最大速度行驶 后，若要减小速度，由？=氏可知，可减小牵引功率行驶，选项C正确.汽车以最大 速度行

4、驶后，若再减小牵引力，牵引力小于阻力，汽车一定做喊速运动，速度一定减 小.选项D正确。4. (13分)(2013年4月湖北省黄冈市模拟)如图所示，光滑金属直杆穿过竖直 固定的滑套，其底端置于光滑斜面体上，金属杆质量为mi,斜面体质量为m2,现给斜面体一水平推力使斜面体从静止开始向右作匀加速直线运动，经 t时间斜面体水平移动s,该过程中斜面体未碰到滑套，金属杆匀加速上升h高度，重力加速度为g,求：(1)该过程中金属杆受到的合外力；(2)该过程中水平推力的平均功率。4,（13分）解：Q）设金属杆匀加速运动的加速度为幻，在该过程中有八；/。分）设金属杆受到的合外力为F,由牛顿第二定律得。分）由武地T

5、（2分）金属村合力方向与加速度方向T致，方叵竖直向上中I分）（2）设该过程末金属杆和斜面体的速度分别为小。二，加速过程中斜面体的加速度为对,由运动学方程有I® （1 分）设该过程中外力的平均功率为F,对金属杆和斜面体组成的系统，由功能关系得,11i闩=弓飞5 F丝丹卜吗领S分）由式和.式可得；尸=竺也士军士誓叱 U分）r5. （20分）（2013浙江省宁波市二模）如图所示，用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S'形轨道固定于竖直平面内，其弯曲部分是由两个半径均为R的半圆平滑对接而成（圆的半径远大于细管内径），轨道底端D点与粗糙的水平地面相切。 现一辆玩具小车m以恒定的功率从E点开始行

6、驶，经过一段时间t之后，出 现了故障，发动机自动关闭，小车在水平地面继续运动并进入"S'形轨道，从轨道的最高点A飞出后，恰好垂直撞在固定斜面 B上的C点，C点与下半 圆的圆心等高。已知小车与地面之间的动摩擦因数为内ED之间的距离为xo,斜面的彳K角为300。求：（1）小车到达C点时的速度大小为多少？（2）在A点小车对轨道的压力是多少，方向如何？（3）小车的恒定功率是多少？（20分）【试题点评】此题考查运动合成分解、牛顿运动定律、机械能守恒定律、动能 定理及其相关知识。解：（1）把C点的速度分解为水平门和竖直的吟.，有：幺二出130。（1分）刁=6 （1分）3&=：或？

7、（1分）V =小:+¥ （1 分）解得：= 2m壶 C分）C2）小车在A点的速度大小以=强及（1分）因为二同届 对外轨有压力，轨道对小丰的作用力向下（1分）加g+ / =掰?（2分）解得F=mg （1分）根据作用力与反作用力，小车对轨道的压力E尸久g （1分）方向竖直向上。分）C 分）尸£一"崔目9=3用：一.分）（2 分）C5）从0到3的过程中,机械能守叵，则 121rvi =掰自 4改 + wvjj小车从E到D的过程中解得F二喀且丽+5mgR一 t6 （15分）（2013江苏四校联考）如图所示，物体 A放在足够长的木板B的右端， 木板B静止于水平面.t=0时，

8、电动机通过水平细纯以恒力 F拉木板B,使它 做初速度为零，力口速度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 严0.05, B与水平面之间的动 摩擦因数坦=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：（1）物体A刚运动时的加速度大小aA和方向；（2） t=1.0s时，电动机的输出功率 P;（3）若t=1.0s时，将电动机的输出功率立即调整为 P' =5VV并在以后的运动过 程中始终保持这一功率不变，则再经过多长时间物体 A与木板B的速度相解析：（一 1）n二竺也氐匚为/R.5e

9、j小 %方向水平向右2分（2）对于木板国有 尸_*附1一%QI/十评）目=掰旃且2分解得 ZK而 V£ ="熊=1 ms1分p=F廿*2分（3）物体也继续做加速运动，加速度仍为办。5狙” .由公下库得FWN1分对于木板3有耳”一浑且一“2卬/+啕区=网”日解得力、口1分即木板B做匀速直鼓运动。由0& Ct+t，=必可得” =1.051分7. （14分）（2013上海市七校调研联考）如图所示，质量为 m=4t的汽车以恒定功率 P=60kW从A点出发，先沿着长度为si=400m,倾角为a的斜面（sina=0.02）运动到B （其 受到的阻力为车重ki=0.1倍），随后沿

10、着长度为s2=500m的水平面运动到C （其受到的阻 力为车重k2=0.1倍）。若汽车在AB、BC段、BA段最后均可达到匀速行驶，g取10 m/s2。 求：（1）汽车在AB段达到匀速行驶时的速度 V1为多大？ A到B耗时t1为多少？（2）为了省油，汽车发动机在 BC段至少需工作多久才能到达 C点？（3）若汽车仍以此恒定功率先沿 CB的水平面运动，随后沿 BA的斜面运动到A点， 则与原路径相比，通过计算说明哪种更省时？，【解析】；（1二分）。）设汽车在段达到匀速行驶时的速度为小由二=白两g斗施自sin也，得PW -：=二s片也目十sin a1ft A到£耗时为fi，由骂的m的盛口胃=；

11、则/（2）汽车在杷段速度已达到匀速，若以改为初速滑行汽车不能达到点小设汽丰发动机 在BC段至少需工作t时间,才能使得汽车恰好能到达。点。根据动能定理；尸广-占阿哈=0-5加寸，解得尸28.12龛J（3）两个路径中汽车克服阻力做功相同.根据动能定理，尸4 那陶-mg% sin =励3P% 印上 + 播g. ein =次,在以C段汽车达到匀速时=2=Hms, 国求g从B4段下行达到匀速时，i产-；= l$."5m 5 后馆一幽gsin C£解得 r 1=72.£?,f： =66 3%,所以汽车沿原来路径耗时更多。8. （18分）（2013年5月天津市压轴卷）面对能源紧

12、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R,能达到的最大速度为vi；汽车行驶.在倾角为9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B。已知汽车在斜坡上行驶时所受的摩擦阻力与在平直路面上相等，运动过程阻力不变，重力加速度为g,求：（

13、1）汽车在平直路面上行驶时受到的阻力（2）汽车在斜坡道上能达到的最大速度。（3）若汽车在斜面上以恒定功率 Pi从静止做加速直线运动，经时间刚好达到最大速度V1,求这段时间的位移8. C1） " T7口. -'-峥国力日一耳明1解析】 在平直路面行嗯，汽车以功率F匀速行驶时速度最大，设3区动力为此阻力为五则乏 © G分）尸* 3分）解得：f 7九色分）设汽车上坡时跑动力为凡能达到的最大速度为%则巴二匹巳（2分）A '=期si却白十_f©（2分） 由式解得,后由动能定理：6分）（2分）p t -白二1辰，® 2解得,二取”.2耳9. （13分

14、）（2013上海市八校联考）节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储 存电能作为动力来源的汽车，有一质量m=1000kg的混合动力轿车，在平直公路上 以Vi=90km/h匀速行驶，发动机的输出功率为P=50kW.当驾驶员看到前方有80km/h限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，减速运动 L=72m后，速度变为V2=72km/h, 此过程中发动机功率的 L用于轿车的牵引，发动机功率的另 f用于供给发电机工55作，发动机输送给发电机的能量最后有50%专化为电池的电能，假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变，求：（1）轿车以90km/h在

15、平直公路上匀速行驶时，所受阻力 F阻的大小（2）轿车从90km/h减速到72km/h过程中，获得的电能 E电（3）轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电可维持其72km/h匀速运动的距离L'是多少？【解析6 CD汽车牵引力与输出功率关系?P=F 5V2 分将 P=50kVji=90km h=25m S 代入得F ff=P'vi=2 xlO-N1 分当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有/三Fh= Nxl/N1 分Q）在减速过程卬（设时间为t工 注意到蛔机只有:尹用于汽车的牵引， 根据动背淀理有| /工岛L=；mv： - gmW二分代入数据得F't=L575 工 1

16、0 分1 分电源获得的电能为绢=0.5x F 1，（ t =LCHJ2 分（3）根据题设，轿车在平直公躇上匀逋行驶时受到的阻力仍为为=?K10k,在此过程 中，由能量转化及守恒定律可知。仅有电能用于克服阻力做功 媪=跖1三分代入数据得 L=L5m 10 （18分）（2013北京市大兴区模拟）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。

17、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Pi,能达到的最大速度为vi;汽车行驶在倾角为8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P20已知汽车在斜坡上行驶时所受的摩g。擦阻力与在平直路面上相等，运动过程阻力不变，重力加速度为求：1、汽车在平直路面上行驶时受到的阻力2、汽车在斜坡道上能达到的最大速度3、若汽车在斜面上以恒定功率 Pi从静止做加速直线运动，经时间刚好达到最大速度Vi,求这段时间的位移解;U）在平直路面行驶：汽车以功率已匀速行驶时速度最大，设驱动力为Q,俄力为力 则尸1=跖工（2分,）©（2 分）解得

18、；六三埼S分）（2）设汽车上坡时也动力为£,能达到的最大速度为（，则P：=F空2分=2应占*泊十/©。分）由式解得Afevj向8 +吊（2分）由功能定理：尸丁 ©（4分）解得；尸吧二丝立1分）2月11. （18分）（2013安徽皖北协作区联考）2003年美国戴姆勒一克莱斯公司推出的款称为 道奇一战斧”的概念摩托车，下面是它的一些参数:十缸总排气量8277mL额定功率384.8kW整车质量680kg油箱容积14.8L理论最高速度676km/h理论最佳提速性能0100km/h26s假如允许此车上路，运动中各种阻力之和是重力的k=0.30倍，飙车人质量m为60kg,因为

19、是概念车，可以不考虑燃油质量及其变化.（取g=10 m/s2）（1）若 道奇一战斧”在狂中实际最好的提速表现是：0 108km/h:用时3.0 s, 求以此加速度启动后维持匀加速运动的时间.（2）从匀加速结束时刻到速度达到160m/s所需的时间为60秒，则这段时间内的 位移是多少？（3）在高速公路上该摩托车以160m/s的速度行驶时与一辆与它质量相等、速度 为40m/s的小车发生追尾事故.从两车接触到挤压最紧历时 0.1 s,此过程中小车受 到的冲击力多大？解析.实际加速度，"鬟（1分）3600x3,0由牛顿定律F-上阳g = ma （2分）即牵引力F - kgm + ma=CI.3

20、0 x740x 1 ON +740ION = 9620N （1 分）又 F = Fv （1 分）所以m/s =40 m/s（1 分）F 9620£ = - = 4s Cl 分）由动能定理Pt- fs- -（:?分 J乙w产£ +（阳q -:昭君s - 6400m （1分）（3）由动量守恒得:期十掰%二2如v4（3分）1瓦一曷主理得！户&二的V, -用吟（二分J解得：fumOON Q分）本题利用一个新的情景考查牛顿运动定律、功率.动能定理、动量守恒定律和动量定理 解这类题目需要学生从题中提取有用信息，结合所学知识构建物理模型，应用物理规律 解决问题本题综合性比较强，难度较大.12. （18分）（2013北京市西城区二模）某品牌汽车在某次测试过程中数据如下