6.3 机车起动问题（二） 过关检测-2022届高考物理一轮复习

6.3机车起动问题（二）

1．质量为m的汽车，在平面的公路上以大小为v的速度匀速行驶，此时发动机的功率为P，某时刻，汽车的功率突然减为原来的，此后当汽车的速度为时加速度的大小为汽车运动过程中受到的阻力恒定 （　　）

A． B． C． D．

2．一列火车总质量m=5×105kg，发动机的额定功率P=6×105W。假设在平直轨道上行驶过程中轨道等对火车的阻力Ff恒定不变，大小是火车重的0.01倍，重力加速度g=10m/s2。下列说法中正确的是（　　）

A．火车在平直轨道上行驶的最大速度是30m/s

B．火车以36km/h匀速行驶时发动机的实际功率是5×105W

C．在平直轨道上，发动机以额定功率工作，当火车瞬时速度为5m/s时，它的加速度为0.02m/s2

D．若火车在平直轨道上从静止开始以0.5m/s2的加速度做匀加速运动，匀加速运动过程能够总共可维持5s

3．中国版“劳斯莱斯”红旗H9凭借其奢华精湛的内饰工艺和磅礴大气的车身外观赢得了广大用户的青睐。已知红旗H9能输出的最大功率为，试车员驾车在某段平直路面上由静止开始启动汽车做加速度为a的匀加速直线运动，受到的阻力恒为f，试车员和汽车的总质量为m，从启动到以最大功率匀速行驶的过程中，下列说法正确的是（　　）

A．红旗H9做匀加速直线运动时牵引力逐渐增大

B．红旗H9在做匀加速直线运动阶段发动机的输出功率与时间成正比

C．红旗H9匀加速所用的时间为

D．红旗H9的最大速度为

4．一辆汽车在水平路面上启动，运动v—t图像如图所示，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，已知t1，t2时刻汽车速度大小为v1、v2，整个过程所受阻力恒为f，下列说法正确的是（　　）

A．汽车的额定功率为fv2

B．汽车的额定功率为fv1

C．t2~t3时间内汽车的牵引力为零

D．t2~t3时间内汽车的牵引力做功为零

5．质量为M的汽车在平直公路上以速度匀速行驶时，发动机的功率为P。司机为合理进入限速区，减小油门使汽车功率立即减小到，并保持该功率继续行驶。设汽车行驶过程中所受阻力大小不变，从司机减小油门开始，汽车运动的图象如图所示，时刻后，汽车做匀速运动。汽车因油耗而改变的质量可忽略。下列说法正确的是（　　）

A．0时刻，汽车的加速度大小为

B．在时间内，汽车的牵引力不断减小

C．时刻后，汽车匀速运动的速度大小为

D．在时间内，汽车行驶的位移大小为

6．赣深高速铁路正线由赣州西站至深圳西丽站，将于2021年底通车，最高速度为350km/h。将成为我国“八纵八横”高速铁路主通道之一，一列质量为m的动车，以恒定功率P在平直轨道上由静止启动，经时间t达到最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力保持不变，则动车在时间t内（　　）

A．做匀加速直线运动

B．加速度逐渐增大

C．受到的阻力大小

D．牵引力做的功

7．2021年2月8日，连徐高铁正式开通，使得徐州老百姓的出行更加便利。某同学用4节小动车和4节小拖车连接起来模拟动车组，其总质量为2kg，每节小动车可以提供3W的额定功率。动车组由静止以1m/s2的加速度匀加速启动做直线运动，达到额定功率后保持功率不变，最终达到最大速度vm = 6m/s，行驶过程中所受阻力恒定。下列说法中正确的是（   ）

A．动车组所受阻力大小为3N

B．动车组匀加速运动时提供的牵引力为4N

C．动车组匀加速运动的时间为6s

D．启动2s时动车组的总功率为9W

8．全球最大水平臂上回转自升塔式起重机的开发和应用，意味着中国桥梁及铁路施工装备进一步迈向世界前列。该起重机某次从时刻由静止开始提升质量为的物体，其图像如图所示，内起重机的功率为额定功率，不计其他阻力，重力加速度为，则以下说法正确的是（　　）

A．物体匀加速阶段的位移为

B．该起重机的额定功率为

C．时刻物体正在减速上升

D．和时间内牵引力做的功之比为

9．新冠肺炎疫情暴发以来，武汉牵动着全体国人的心。全国人民团结一致，万众一心，充分发扬了一方有难，八方支援的精神。汶川人民为感恩武汉人民大地震时的帮助，免费将100多吨各种蔬菜生活物资运送至武汉。已知一辆连同货物总质量M=50t的货车以恒定功率静止启动，速度达到20m/s后匀速运动，从静止启动开始计时，货车在300s内沿水平道路行驶了4km。已知货车运动过程中所受阻力恒定，速度由零加速到20m/s的时间小于300s，则在这300s内（　　）

A．货车的恒定功率为100kW B．货车牵引力做功为1×107J

C．货车运动过程中所受阻力为×103N D．货车运动过程中克服阻力做功为2×107J

10．复兴号动车在世界上首次实现速度350 km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，从静止开始，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vm，设动车行驶过程所受到的阻力保持不变。动车在时间t内（　　）

A．加速度逐渐增大

B．牵引力的功率

C．当动车速度为时，加速度大小为

D．牵引力做功

11．如图甲为某型号电动平衡车，其体积小，操控新颖方便，深受年轻人的喜爱。当人站在平衡车上沿水平直轨道由静止开始运动，其v－t图像如图所示（除3～10s时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线）。已知人与平衡车质量之和为80kg，3s后功率恒为300W，且整个骑行过程中所受到的阻力不变，结合图像的信息可知（　　）

A．0～3s时间内，牵引力做功585J

B．3～10s时间内，小车的平均速度大小是4.5m/s

C．3～10s时间内，小车克服摩擦力做功1020J

D．小车在第2s末与第14s末牵引力的功率之比为1∶2

12．质量m=200kg的小型电动汽车在平直的公路上由静止启动，图像甲表示汽车运动的速度与时间的关系，图像乙表示汽车牵引力的功率与时间的关系。 设汽车在运动过程中阻力为车重的k倍，在18s末汽车的速度恰好达到最大。 则下列说法正确的是（ 　）

A．k=0.4

B．0—8s内汽车的牵引力为800N

C．汽车在8s—18s内的平均速度大小为9m/s

D．8s—18s过程中汽车牵引力做的功为J

13．某种型号的轿车其部分配置参数如下表所示。若该轿车行驶过程中所受阻力大小始终不变。求：

（1）若轿车在水平直线路面上以最高车速匀速行驶时，发动机功率是额定功率，此时轿车所受阻力为多大？

（2）在某次官方测试中，一位质量m=60kg的驾驶员驾驶该轿车，在水平直线路面上以额定功率将车速由零提高到108km/h，此时轿车的加速度为多大？

（3）在（2）问中轿车行驶的距离为180m，则行驶的时间是多少？

14．如图所示为某型号气垫船，其总质量为，装有额定输出功率为的燃气轮机。若该气垫船由静止开始做匀加速直线运动，当速度为时，燃气轮机达到额定输出功率，之后保持该功率不变继续运动距离，达到最大速度匀速运动，假设整个过程中气垫船所受阻力恒为，重力加速度取。求：

(1)燃气轮机提供的最大牵引力；

(2)整个过程气垫船的最大速度；

(3)气垫船由静止开始到最大速度过程所经历的时间。

15．几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组，就是动车组．

(1)假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比，每节动车与拖车的质量都相等，每节动车的额定功率都相等．若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h；则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为多少？

(2)若动车组运动阻力正比于其速度，已知动车组的功率为P0时能达到的最大速度是v，若要求提速一倍，则动车组功率是多少？

(3)若动车组从静止开始做匀加速直线运动，经过t1时间动车组达到最大功率P，然后以该最大功率继续加速，又经过t2时间达到最大速度v0，设运动阻力恒定，动车组总质量为m，求动车组整个加速距离．

参考答案

1．C  2．B  3．B  4．A  5．C  6．C  7．B  8．B  9．AD  10．BC  11．AC  12．AD

13．(1)2000N；(2)1.25m/s2；(3)9s

【解析】

(1) 水平直线路面最高车速

额定功率

轿车在水平直线路面上以最高车速匀速行驶时，牵引力与阻力平衡，则有

代入数据可得

(2)速度时，由

可得

由牛顿第二定律

得

(3)由动能定理可得

则

14．(1) ；(2)20m/s；(3)19s

【解析】

(1)整个过程中匀加速阶段牵引力最大，匀加速结束时速度为

由解得

(2)达到最大速度时，气垫船处于匀速阶段，此时牵引力与阻力大小相等，则由，解得

(3)由牛顿第二定律得

则匀加速阶段经历的时间

设达到额定功率后到最大速度经历时间为，则由动能定理得

解得

则启动整个过程经历时间

15．（1）320km/h（2）4P0（3）

【解析】

（1）每节动车的功率为P，每节动车的重力是G，阻力为kG

1节动车加3节拖车

6节动车加3节拖车

得到

（2）阻力正比于速度

最大速度时

则

车速提升一倍

（3）最大功率是P，最大速度是v，则阻力f为

匀加速过程功率随时间均匀增加，发动机的平均功率是P/2，设总路程是s，有动能定理

解得