机车的启动和运行-2027高考物理（解析版）

机用的启劭命运行

1.（2026云南模拟）我国自主研制的超导电动悬浮列车（如图）于2025年7月首次亮相，速度可达GOOkm/li

以上。某次测试过程中，列车在平直轨道上先以速率“匀速行驶,动力系统提供的驱动力大小为片;一段

时间后，列车关闭动力系统并启动制动系统，做匀减速直线运动直到停止,制动系统提供的制动力方向

与运动方向相反、大小为£（不包括轨道及空气阻力）。已知列车的质量为馆,行驶过程中受到的轨道及

空气阻力恒定，下列说法正确的是（）

A.列车减速过程中的加速度大小。=空邑

m

B.列车减速过程中，制动力E做的功为一看馆"

C.列车在减速过程中行驶的距离c=

D.列车匀速行驶时，动力系统的输出功率为（片+

答案AC

【解析】根据题述，列车在平直轨道上先以速率）匀速行驶，动力系统提供的驱动力大小为E,可知列车

运行时受到的阻力/=后，列车臧速运动过程中，制动力和阻力方向相同，由牛顿第二定律可得/+£=

ma,解得列车减速过程中的加速度大小•，力正确；列车减速过程中，由动能定理，WF：+用=

0--^-mv2

解得制动力E做的功为=—Wj--^-mv2,6错误；在列车减速过程中，由一属r—fx=O—^-mv2,解

律减速过程中行驶的距离X=."㈤二,。正确；列车匀速行驶时，动力系统的榆出功率为。=加=

2（E+E）

错误。

2.（2026辽宁省名校联盟考试）某动车组由8节车厢组成，其中第1、3、6、8节为动力机车，其它4节为拖

车，4节动力机车输出功率始终相同，一辆动力机车输出功率随时间变化的关系图像如图甲所示,动车组

速率随时间变化的关系图像如图乙所示。每节车厢在运动过程中所受阻力均为号、质量均为小，则

（）

A.动车组能达到的最大速率为条

4号

B.0时间内，动车组运动的路程为吗誓工

C.。时亥人第4节车厢对第5节车厢的拉力为口

2g

D.力,「3时间内，动车组的平均速率为（小+£）出?272+2小2

4项力3T2）

【答案】。

4Pp

【解析】4.结合功率知识可知，动车组的最大速率为4=篝=0

8“2"

5项错误；

产一£图线与坐标轴围成的面积表示牵引力做的功，0~0时间内，4节动力机车向外做的总功为期=4

x-P\t\—2jRti

OF时间内由动能定理有用-8%=8x^rmv\

可得0T1时间内，动车组运动的路程为为=@二等i

46

。项错误；

。时刻，动力机车榆出的总功率为4R,总牵引力F=—

幼

F-8FP,-2FVi

则动力机车的加速度大小Qi=-------f=--------f--

8m2mv\

设第4节车痴对第5节车厢I的拉力为吕，对5、6、7、8节分析，由牛顿第二定律有6+2?—46=4小〃

可得用=0

（或,前后两部分整体分析，动力和阻力相同，4和5之间无拉力），。项错误；

12T3时间内,4辆动力机车向外做的总功为

度=4X/（E+2）（t3T2）=2（R+2）（益一益）：

NI

由动能定理有W2—SFfx2=8x（春?72说-

.............3

可得动车组运动的路程g=一+⑸曲

动车组的平均速率,=（R+为出一幻—2，斓+27哂

4-（0）

。项正确。

3.（2025年5月广西桂林市高三二模）若火箭竖直向上发射的初级阶段做如下假设:重力加速度g不变，空

气阻力忽略不计，火箭的质量想保持不变，加速度Q与速度倒数’的关系图像如图所示。已知图像的

v

横轴截距为仇斜率为限下列说法正确的是（）

A.火箭的加速度恒定B.火箭的最大速度为4

0

C.火箭以恒定的功率m/c启动D.图像的纵轴截距为一2g

【答案】BC

【解析】.由图像看出火箭的加速度随速度而变化，则不是以恒定的加速度启动，4错误;

加速度为0时，速度的倒数为最小值，速度达到最大值，

由图像看出—=b

%

则％=4■,B正确;

b

假设火箭以恒定的功率尸启动，由牛顿第二定律和功率的公式综合可得上-7磁=小。

V

变形可得。=上xL-g

mv

^]a~—关系图像是一条倾斜的直线，假设成立，即火箭是以恒定的功率启动，

v

图像的斜率为"二'，解得P=

m

图像的纵截为一g,。正确，。错误。

4.（河西区2024-2025学年度第二学期高三年级总复习质量调查（二））/车在平直公路上以恒定加速度

启动，力车启动的同时6车从其旁边沿相同的运动方向匀速驶过。力车追上6车时恰好结束匀加速直

线运动，如图所示为两车的。-土图像。已知力车的额定功筮为尸，且4车在运动过程中所受阻力恒定,

则下列说法正确的是（）

A.A车追上B车时，A车的速度大小为2%B.0-力时间内，A车所受合力小于B车所受合力

C.0qi时间内，A车所受牵引力的大小为fD.0~与时间内，A车所受牵引力做的功为。他一幻

【答案】4。

【解析】.A车追上Z?车时恰好结束匀加速直线运动，设此时4车的速度为%匀加速时间为人由于两车

住移相等，则±=0贰

可得&=2曾B，故4正确；

0~。时间内，力车做匀加速直线运动，其合力提供加速度，A车的速度为⑦=2小时，刚好达到额定功率

。则另加速运动的牵引力尸=2=£

v2VD

设阻力恒为/，当当车达到最大速度心时，牵引力尸=。

则阻力/=互

可知4车所受合力为七=厂一/=(-一/

E车做匀速直线运动，合外力为0,故力车所受合力大于B车所受合力，故BC错误；

由困像可知，4年句加速运动的加速度。=等

匀加速运动的时间£="=%■=2£1

aa

则0T.2时间内，在0~±i时间内4车做匀加速直线运动，在心》2时间内做恒功率运动，故4车所受牵引力

2

做的功为W=Fx^-at+F(t>-t)=P(t2-f1)

故。正确。

5.列车行驶时受到的总阻力包括摩擦阻力和空气阻力，某列车以上=180km/h的速度在平直轨道上匀速

行驶，此时空气阻力与摩擦阻力大小之比为2：3,牵引力的功率约为2000kWo假设摩擦阻力恒定，空

气阻力与列车行驶速度的平方成正比，则该列车以。2=360km/h的速度在平直轨道上匀速行驶时牵引

力的功率约为()

A.4400kWB.8000kWC.8800kWD.16000kW

答案C

解析当列车以功=180km/h的速度在平直轨道上匀速行驶时，R=，该列车以g=360km/li

的速度在平直就道上匀速行驶对，8=偿心优+k动力2,联立解得2=8800kW,故选Cc

6.（2025・山东卷・5）一辆电动小车上的光伏电池，将太阳能转换成的电能全部给电动机供电,刚好维持小车

以速度。匀速运动，此时电动机的效率为50%。已知小车的质量为〃匕,运动过程中受到的阻力/=机优

为常量），该光伏电池的光电转换效率为〃，则光伏电池单位时间内获得的太阳能为（）

A2加2B-C-t>2+77w2D2fc+

V2^^2〃

答案A

解析根据题意小车匀速运动，则有R=/=H,小车的机械功率马^二网=配2,由于电动机的效率为

5D%,则有/=2=答=2就？，光伏电池的光电转换效率为〃可知获得太阳能的功率尸太汨

〃电U.5Ut,阳

="=应，光伏电池单位时间内获得的太阳能为"，故选人

7]7]7]

7.（2025•广东佛山模拟）国际联运列车从开通至今已经完成2万多次运输。列车采用内燃加锂电池的混合

动力电传动方式进行驱动，整车最大功率为750k\V,行驶过程中受到的阻力恒定，速度最高为108

km/h,已知列车的总质量为5X10」kg,列车以最大功率启动，下列说法正确的是（）

A.行驶过程中列车受到的阻力为2.5x1（PN

B.以最大速度行驶时，列车1小时内通过的位移一定是108km

C.列车以15ni/s的速度行驶时加速度是1ni/s2

D.列车加速过程中的平均速率是15m/s

答案A

解析当列车匀速行驶时，所受的牵引力等于阻力，即。="九吆,解得行驶过程中列车受到的阻力为/=

P=75（2^101N=2.5X1O』N,故4正确；以最大速度行驶时，列车1小时内通过的路程是108km,

,^niaxDU

但位移不一定是108kin，故B错误；当列车以幼=15ni/s行驶时，对列车由牛顿第二定律有E—/=rria,

其中P=EQ,联立解得a=0.5ni/s2,故C错误;作出列车运动的o—t图像如图所示，列车加速过程中的

平均速率万＞弋e=15m/s,故D错误。

8.（2025・湖南长沙模拟）一辆质量为m的小汽车在水平地面上由静止开始运动，其功率随速度的变化关系

如图所示，其中AB段平行于。轴，汽车匀速运动阶段的速度为。8。根据图像，下列说法正确的是

（）

A.速度增大到犯的过程中，汽车的加速度逐渐减小，当。=力时，a=0

B.汽车与地面间的摩擦力大小为丹=旦

C.在O■段汽车的位移为回=

2以。L。）

D.若段汽车的位移为c,则43段汽车运动的时间t=.噫吟+红

2兄vB

答案C

解析P-o图像斜率表示牵引力，速度增大到力的过程也，汽车的牵引力不变，加速度不变，故4错

误；汽车匀速运动阶段的速度为此时牵引力等于摩擦力，汽车与地面间的摩擦力大小为号=9,故

月错误;在O月段汽车为匀加速启动，在力点功率为额定功率，牵引力为匀加速运动的牵引力，故句加速

阶段的牵引力为刊二且，a=生曳,v\=2aM联立得电=吵即、,故。正确；根据动能定理有

心巾2H®打一孙）

Rt—FfX=[mv4—必，得£=,故D错误。

22ZroVn

9.（2024•辽宁辽阳一模）一电动玩具汽车启动时，以额定功率沿直线加速并达到最大速度，其加速度a与速：

度倒数T■的关系图像如图所示。已知电动玩具汽车受到的阻力大小恒为100N,重力加速度大小9=：

lOm/s?。则电动玩具汽车的额定功率和最大速度分别为（）：

..........方

八

I

2

2

m

/s

4m

00W

D.2

/s

2m

0（）W

C.1

/s

4m

00W

B.1

/s

2m

0W

A.20

A

答案

又P

—

得R

律可

二定

顿第

据牛

人根

小为

力大

的阻

耍到

为P,

功率

额定

车的

具汽

动玩

设电

解析

23

23

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