2024版新教材高中物理课时分层作业二十二机车的两种启动方式新人教版必修第二册

课时分层作业(二十二)机车的两种启动方式A组基础巩固练1．[2023·江苏苏州吴中区苏苑高级中学高一期中]质量为m的汽车启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的阻力大小一定．当汽车速度为v时，汽车做匀速运动，当汽车速度为eq\f(v,4)时，汽车的瞬时加速度大小为()A．eq\f(P,mv)B．eq\f(2P,mv)C．eq\f(3P,mv)D．eq\f(4P,mv)2．质量为5t的汽车，在水平路面上以加速度a＝2m/s2启动，所受阻力大小恒为1.0×103N，汽车启动后第1s末(未达到额定功率)发动机的瞬时功率是()A．2kWB．22kWC．1.1kWD．20kW3．机车沿直线以下列两种方式启动(设阻力不变).方式①：机车以不变的额定功率启动．方式②：机车速度均匀增加，功率增大，后保持额定功率不变．如图给出的四个图像中，能够正确反映机车的速度v随时间t变化的是()A．甲对应方式①，乙对应方式②B．乙对应方式①，丙对应方式②C．甲对应方式①，丙对应方式②D．丙对应方式①，丁对应方式②4．(多选)一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前5s内做匀加速直线运动，5s末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v­t图像如图所示．已知汽车的质量为m＝2×103kg，汽车受到地面的阻力为车重的eq\f(1,10)，g取10m/s2.下列说法正确的是()A．汽车在前5s内的牵引力为4×103NB．汽车在前5s内的牵引力为6×103NC．汽车的额定功率为60kWD．汽车的最大速度为30m/sB组能力提升练5.额定功率为80kW的汽车在平直公路上行驶时最大速率可达20m/s，汽车质量为2000kg，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，设运动过程中阻力不变，加速度大小为2m/s2.(1)求汽车所受阻力的大小．(2)汽车做匀加速直线运动的过程可以维持多长时间？6．如图所示，质量为m的汽车在平直公路上行驶，所受的阻力恒为车重力的k倍．汽车以额定功率行驶，当它加速行驶的速度为v时，加速度为a.已知重力加速度为g，则以下分析正确的是()A．汽车发动机的额定功率为kmgvB．汽车行驶的最大速度为eq\f(（kg＋a）v,kg)C．当汽车加速度减小到eq\f(a,2)时，速度增大到2vD．汽车发动机的额定功率为mav7．[2023·广东佛山一中段考](多选)如图所示，飞机场运输行李的传送带保持恒定的速率运行，将行李箱无初速度地放在传送带底端，传送带将它送入飞机货舱，在此过程中传送带对行李箱做功的功率为P，行李箱速度为v，位移为s，加速度为a.已知滑动摩擦力近似等于最大静摩擦力，则下列图像可能正确的有()8．如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机，在起重机将质量m＝5×103kg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＝0.2m/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＝1.02m/s的匀速运动．g取10m/s2，不计额外功．(1)求起重机允许的最大输出功率．(2)求重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2s末的输出功率．课时分层作业(二十二)机车的两种启动方式1．解析：当汽车速度为v时，汽车做匀速运动，则F＝Ff.根据功率与速度的关系得P＝Fv，汽车受到的阻力大小为Ff＝F＝eq\f(P,v)，当车速为eq\f(v,4)时，根据功率与速度的关系得，P＝F1·eq\f(v,4)，则F1＝eq\f(4P,v)，根据牛顿第二定律得F1－Ff＝ma，解得汽车的瞬时加速度的大小为a＝eq\f(3P,mv)，故选C.答案：C2．解析：根据牛顿第二定律得F－Ff＝ma，则F＝Ff＋ma＝1000N＋5000×2N＝11000N，汽车第1s末的速度大小为v＝at＝2×1m/s＝2m/s，所以汽车启动后第1s末发动机的瞬时功率为P＝Fv＝11000×2W＝22000W＝22kW，故B正确．答案：B3．解析：对方式①：机车的功率恒定，据P＝Fv可知，随着v的增大，F减小，又由a＝eq\f(F－Ff,m)可知加速度减小，在v­t图像上斜率减小，故方式①对应乙．对方式②：机车速度均匀增加，可知加速度不变，即先保持牵引力不变，当达到额定功率后，牵引力减小，直至牵引力和阻力相等，最后匀速，故方式②对应丙．答案：B4．解析：由图像知，汽车前5s的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝2m/s2，由牛顿第二定律知，汽车前5s内的牵引力F＝kmg＋ma，代入数据得F＝(eq\f(1,10)×2×103×10＋2×103×2)N＝6×103N，A错误，B正确；5s末汽车达到额定功率P＝Fv＝6×103×10W＝6×104W＝60kW，汽车的最大速度vmax＝eq\f(P,kmg)＝eq\f(6×104,\f(1,10)×2×103×10)m/s＝30m/s，C、D正确．答案：BCD5．解析：(1)当牵引力与阻力相等时汽车的速度最大，由P＝F牵vm得F阻＝F牵＝eq\f(P,vm)＝eq\f(80×1000,20)N＝4000N.(2)由牛顿第二定律F′牵－F阻＝ma得F′牵＝ma＋F阻＝2000×2N＋4000N＝8000N由P＝F′牵v得80000W＝8000N×v，解得v＝10m/s，由v＝at解得t＝5s.答案：(1)4000N(2)5s6．解析：设汽车的额定功率为P，当汽车的速度为v时，根据牛顿第二定律有eq\f(P,v)－kmg＝ma，得P＝kmgv＋mav，故A、D错误；汽车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，速度达到最大，有vm＝eq\f(P,kmg)＝eq\f(kmgv＋mav,kmg)＝eq\f(（kg＋a）v,kg)，故B正确；设汽车的加速度为eq\f(a,2)时的牵引力为F，则F－kmg＝m·eq\f(a,2)，解得F＝kmg＋eq\f(ma,2)，此时汽车速度变为v′＝eq\f(P,F)＝eq\f(kmgv＋mav,kmg＋\f(ma,2))≠2v，故C错误．答案：B7．解析：行李箱先向上做匀加速运动，此过程中的v­t图像是倾斜的直线，s­t图像为曲线，a­t图像是平行于t轴的直线，当与传送带共速后做匀速运动，则过程中的v­t图像是平行于t轴的直线，s­t图像是倾斜的直线，加速度a为零，选项B正确，C、D错误；加速时传送带对行李箱的摩擦力Feq\a\vs4\al(f1)＝mgsinθ＋ma，匀速时Feq\a\vs4\al(f2)＝mgsinθ，加速时传送带对行李箱做功的功率P＝Feq\a\vs4\al(f1)at＝(mgsinθ＋ma)at，匀速时传送带对行李箱做功的功率P′＝Feq\a\vs4\al(f2)v＝mgsinθ·v带，选项A正确．答案：AB8．解析：(1)设起重机允许的最大输出功率为P0，重物达到最大速度时拉力F0等于重力，P0＝F0vm，F0＝mg，代入数据，解得P0＝5.1×104W.(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许的最大输出功率，设此时