2022届高考物理热点问题专题练 专题05新能源与低碳经济

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 热点05  新能源与低碳经济 1。（2022湖南株洲八中期中）一辆新能源小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v—t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0.1倍，g取10m/s2，则（　　）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50kWD. 汽车的最大速度为40m/s【参考答案】B【解析】汽车受到的阻力为，前5s内，由图知加速度a=2m/s2，由牛顿第二定律，，解得F=6×103N，选项A错误，B正确；t=5s末功率达到额定功率为，选项C错误；由P=fvm，可得汽车的最大速度为vm=30m/s，选项D错误。【方法归纳】解答以汽车的速度图像给出解题信息问题的方法是，首先从速度图像中得出加速度和最大速度，然后利用相关知识解答。2（2022重庆重点高中期中联考）某质量? = 1500 kg 的“双引擎”小汽车，当行驶速度? ≤ 54 km/h 时靠电动机输出动力；当行驶速度在54 km/h < ? ≤ 90 km/h 范围内时靠汽油机输出动力，同时内部电池充电；当行驶速度? > 90 km/h 时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保。若该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力?随运动时间t 变化的图像如图所示，若小汽车行驶过程中所受阻力恒为f=1250 N。已知汽车在6s时切换动力引擎，t0 时刻后保持恒定功率行驶至第11 s 末。则在这11 s
内，下列判断正确的是A．汽车第一次切换动力引擎时刻t0 = 6 s B．电动机输出的最大功率为60 kW C．汽车的位移为165 m D．汽油机工作期间牵引力做的功为3.6×105 J【参考答案】AC【解析】根据题给的汽车的牵引力?随运动时间t 变化的图像可知，t0 = 6 s时刻牵引力突变，所以汽车第一次切换动力引擎时刻t0 = 6 s，选项A正确；在0~6s时间内，汽车在恒定牵引力F1=5.0×103N作用下，做匀加速直线运动，由牛顿第二定律，F1-f=ma，v6=at0，联立解得：a=2.5m/s2，v6=15m/s。t0 = 6 s时刻切换动力引擎后牵引力为F2=6.0×103N，电动机输出的最大功率为P= F2 v6=90 kW，选项B错误；在0~6s时间内，汽车位移x1=at2=45m；由P= F3 v11，解得v11=25m/s。在6s~11s的△t=5s时间内，由动能定理，P△t-fx2=mv112-mv62，解得x2=120m，在这11 s 内，汽车的位移为x= x1+ x2=165 m，选项C正确；汽油机工作期间牵引力做的功为W= P△t =90 kW ×5s=4.5×105 J，选项D错误。3（原创题）要减少碳排放，实现绿色发展，就要减少石化能源的使用，加大电能应用，需要高压输电。冰雪天气容易导致高压输电线路结冰，使输电线断开导致断电，过电流融冰法是一种效率极高的融冰方案，可以在十几分钟内完成融冰作业。根据实验测定220kV输电线路的融冰功率约为220MW。若某输电线路输电电压U=220kV保持不变，输电线总电阻r=20Ω，用户端降压器原副线圈匝数比n1：n2=1000:1，变压器为理想变压器。则要能实现融冰效果，用户端负载电阻不能超过（     ）A.           B.            C.           D.【参考答案】D【解析】要实现融冰效果，输电线路电流,设用户端负载为R时恰好达到融冰电流，原线圈电压U1，副线圈电压U2，，用户端电流为，，，，联立解
得。D选项正确，A、B、C选项错误。4.（2022山东联考）中国高铁技术位于世界前列。某同学乘坐高铁列车时，可通过观察列车铁轨旁里程碑和车内电子屏上显示的动车速度来估算列车进站时的加速度大小。当他身边的窗户经过某一里程碑时，屏幕显示的列车速度是126km/h，随后该窗户又经过2min连续经过了多个里程碑时，速度变为54km/h，已知两相邻里程碑之间的距离是1km。若列车进站过程视为匀减速直线运动，则下列说法正确的是（　　）A．列车窗户经过两相邻里程碑的速度变化量均相同 B．列车窗户经过两相邻里程碑的时间越来越短 C．列车2min经过3个里程碑 D．列车进站的加速度约为0.6m/s2【参考答案】C【解析】因为列车做匀减速直线运动，则通过相同的距离所用的时间会变长，则由Δv＝aΔt可知，经过相邻里程碑的速度变化量会变大，故AB错误；v1＝126km/h＝35m/s，v2＝54km/h＝15m/s，由加速度的定义式可知，a=m/s2=-0.167 m/s2；在匀变速直线运动中，位移x=×2×60m=3000m，而相邻里程碑之间的距离为1km，说明列车在2min内经过了3个里程碑，故C正确，D错误；【分析】根据列车的运动情况定性的判断出时间的变化情况，结合Δv＝aΔt求得速度变化量的变化情况，根据位移—时间公式计算时间，从而求出位移和加速度。【点评】本题主要考查了列车的匀减速直线运动，熟练应用运动学公式，包括加速度的计算和位移的计算，整体难度不大。 5．(2022洛阳联考)为了测试智能汽车自动防撞系统的性能。质量为1500kg的智能汽车以10m/s的速度在水平面匀速直线前进，通过激光雷达和传感器检测到正前方22m处有静止障碍物时，系统立即自动控制汽车，使之做加速度大小为1m/s2的匀减速直线运动，并向驾驶员发出警告。驾驶员在此次测试中仍未进行任何操作，汽车继续前行至某处时自动触发“紧急制动”，即在切断动力系统的同时提供12000N的总阻力使汽车做匀减速直线运动，最终该汽车恰好没有与障碍物发生碰撞。求：(1)汽车在“紧急制动”过程的加速度大小；(2)触发“紧急制动”时汽车的速度大小和其到障碍物的距离；
(3)汽车在上述22m的运动全过程中的平均速度的大小。【参考答案】　(1)8m/s2　(2)8m/s　4m　(3)7.33m/s【解析】　(1)由牛顿第二定律得“紧急制动”过程的加速度a2＝Ft＝12000N，m＝1500kg，代入得a1＝8m/s2(2)设触发“紧急制动”时汽车速度大小为v，其到障碍物的距离为x2，x2＝，已知“紧急制动”前的加速度a1＝1m/s2，位移为x1＝x1＋x2＝x已知总位移x＝22m，v0＝10m/s 由以上各式得v＝8m/s，x2＝4m(3)“紧急制动”前的时间t1＝＝2s“紧急制动”后的时间t2＝＝1s总时间t＝t1＋t2＝3s＝＝m/s＝7.33m/s 6.（2022云南丽江高二质检）6．（10分）无人机是当下旅游爱好者的必备物品，它可以帮助游客从不同角度浏览风景。在一次拍摄高空视角时，无人机从地面由静止启动，获得竖直向上、大小恒定的升力F，开始匀加速起飞，运动后，到达的高度，此时无人机突然出现故障而失去动力，在到达最高点时动力系统恰好恢复。已知无人机的质量，无人机在运动过程中受到的空气阻力，假设无人机在运动过程中始终保持水平，，求：
（1）无人机匀加速起飞时升力的大小；（5分）（2）无人机动力系统恢复时所在的高度H。（5分） 【解析】（1）由题意，航拍仪做匀加速运动，根据运动学公式，有                            ………………………………（2分）设航拍仪所受升力大小为，根据牛顿第二定律，有                    ………………………………（2分）整理，代入数据，得                                         ………………………………（1分）（2）设航拍仪到达高度时速度大小为，则由速度公式，有………………………………（1分）当失去动力后，航拍仪受阻力和重力作用，设加速度大小为，该段位移为，则由牛顿第二定律，得                          ………………………………（1分）根据运动学公式，有  ………………………………（1分）由题意知  ………………………………（1分）整理，代入数据，得                             ………………………………（1分）7（10分）（2022洛阳名校联考）随着电动汽车技术的成熟，越来越多的电动汽车走向市场。近日，某汽车品牌推出了一款纯电动货车K6，K6发动机额定功率P=150KW，搭配12组电池，一次充满可跑300公里。某次K6连同货物总质量，沿平直路面行驶，额定功率下最大的行驶速度25 m/s
，若行驶过程中阻力大小不变，取重力加速度大小10m/s2.（1）求阻力的大小；（2）若K6从静止开始以加速度a1=1m/s2匀加速运动，求运动10s后K6发动机的功率.【解析】：（1）K6在额定功率下做匀速直线运动，有:           解得  此时K6受力平衡，有:      解得：            4分（2）K6以加速度的匀加速运动，运动时的速度大小           解得：    小于25 m/s,正在做匀加速运动     2分由牛顿第二定律得：      解得：  2分则：  2分8.（12分）(2022四川绵阳名校联考)2020年6月21日，最大速度为600km/h的高速磁浮试验样车在上海同济大学磁浮试验线上对多项关键性能进行了测试。在某次制动性能测试中，样车以最大速度匀速行驶，当发出制动信号后，制动系统开始响应，响应时间为1.5s,在该时间内制动力由零逐渐增大到最大值并保持稳定，之后样车做匀减速直线运动至停下来。从制动力达到最大值开始计时，测得样车在第1s内位移为120m,运动的最后1s内位移为4m.已知样车质量为50t,g=10m/s2.在响应时间空气阻力不可忽略，在匀减速直线运动过程中空气阻力可忽略。求：（1）制动力的最大值；（2）在响应时间内，样车克服制动力和空气阻力所做的总功。（结果保留1位有效数字）【解析】.（12分）解：（1）设制动力的最大值为F，样车在匀减速直线运动过程中加速度大小为a，运动最后内的位移x1=1 m，已知样车质量m=5×104 kg，则                          （2分）                             （2分）
解得      F=4×105 N                           （2分）（2）设样车最大速度为v1=m/s，响应时间结束时即开始做匀减速直线运动时速度为v2，在运动第1s内时间为的位移x2=120 m，在响应时间内样车克服制动力和空气阻力所做的功为W，则                        （2分）                      （2分）解得   W≈3×108 J                             （2分）9.（2022黑龙江绥化高中联盟质检）一电动玩具小车放在水平地面上，从静止开始运动，在一段时间内其速度与牵引力的功率随时间变化的函数关系图像分别如图甲乙所示，地面对小车的摩擦力恒定，2s以后小车以速度v0做匀速直线运动，对比分析两图像所给的已知信息，求：（1）2s时小车的速度v0以及地面对小车的摩擦力；（2）甲图中阴影部分的面积。【解析】（1）在1s至2s时间内，小车做匀加速直线运动，牵引力恒定设为F2，  1s时，P2=F2v1，   2s时，P3=F2v0，代入题中图乙和图甲已知条件，P2=200W，P3=400W，v1=10m/s联立解得：v0=20m/s，F2=20N设地面对小车的摩擦力为f，2s后小车以速度v0=20m/s和恒定功率P4=200W做匀速直线运动，则有  P4=fv0，解得  f=10N（2）在1s至2s时间内，小车加速度a=10m/s2，由牛顿第二定律，F2-f=ma，解得m=1kg甲图中阴影部分的面积等于小车在0~1s时间内的位移，由动能定理，P1t1-fs=mv12，
由图乙可知，P1=110W，解得s=6m