机车启动模型--2024年高三物理二轮常见模型含答案.pdf

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1、1机车启动模型机车启动模型特训目标特训内容目标1高考真题(1T-4T)目标2以恒定功率启动模型(5T-8T)目标3以恒定加速度启动模型(9T-12T)目标4有关机车启动问题的图像问题(13T-16T)目标5类机车启动模型(17T-20T)特训目标特训内容目标1高考真题(1T-4T)目标2以恒定功率启动模型(5T-8T)目标3以恒定加速度启动模型(9T-12T)目标4有关机车启动问题的图像问题(13T-16T)目标5类机车启动模型(17T-20T)【特训典例】【特训典例】一、高考真题高考真题1 2023年我国首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行，实线重要技术突破。设该系统的试验列车

2、质量为m，某次 试 验 中 列车以速率v在 平 直 轨道 上匀速行驶，刹车时牵引系统处于关闭状态，制动装置提供大小为F的制动力，列车减速直至停止。若列车行驶时始终受到大小为 f的空气阻力，则()A.列车减速过程的加速度大小a=FmB.列车减速过程F的冲量为mvC.列车减速过程通过的位移大小为mv22(F+f)D.列车匀速行驶时，牵引系统的输出功率为(f+F)v2 两节动车的额定功率分别为P1和P2，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为v1和v2。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为()A.P1v1+P2v2P1+P2B.P1v2+

3、P2v1P1+P2C.P1+P2v1v2P1v1+P2v2D.P1+P2v1v2P1v2+P2v13 质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力 f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为S1时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为S2。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为()A.2F2(F-f)S2-S1S1(M+m)S2-MS1B.2F2(F-f)S2-S1S1(M+m)S2-mS1机车启动模型-2024年高三物理二轮常见模型2C.2F2(F-

4、f)S2-S1S2(M+m)S2-MS1D.2F2(F-f)S2-S1S2(M+m)S2+mS14小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为85.2m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过5m/s2的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，g取10m/s2，则提升重物的最短时间为()A.13.2sB.14.2sC.15.5sD.17.0s二、以恒定功率启动模型以恒定功率启动模型5近年来一批国产电车正在强势崛起。现有某电车自重2吨，额定功率360kW。在某次电车性能测试中，电车以额定功率启动，从0加速到108km/h用时5s，再经

5、过20s后达到最大速度216km/h。假设电车运动过程中所受阻力不变，则下列说法中正确的是()A.电车前5s加速过程中加速度不变B.小车所受阻力为12000NC.从静止加速到最大速度，电车行驶的位移为900米D.当电车速度为40m/s时，其加速度是2m/s26目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为测验某项无人驾驶技术，某公司对一款无人驾驶汽车的性能进行了测试：让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶，测试中发现，下坡时若关掉油门，则汽车的速度大小保持不变；若以恒定的功率P上坡，则汽车从静止启动做加速运动，发生位移s时速度刚好达到最大值vm。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小保持不

6、变，下列说法不正确的是()A.关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能是守恒的B.关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的冲量不为零C.上坡过程中，当汽车速度达到vm2时，加速度a=PmvmD.上坡过程中，汽车的速度由0增至vm所用的时间mv2m2P+svm7如图所示，高铁动车使从天津到北京的通行时间缩短在半小时左右，便利出行。假设此高铁动车启动后沿平直轨道行驶，发动机的功率恒为P且行驶过程中受到的阻力大小恒定。已知动车的质量为m，最高行驶速度vm=350km/h。则下列说法正确的是()A.当动车的速度为vm4时，动车的加速度大小为3PmvmB.由题目信息无法估算天津到北京铁路的长度C.从启动到速度为vm

7、的过程中，动车牵引力所做的功为12mv2mD.行驶过程中动车受到的阻力大小为Pvm8共享电动车已经成为我们日常生活中不可或缺的重要交通工具，如图所示，某共享电动车和驾驶员的总质量为100kg，电动车的额定功率为500W。若电动车从静止开始以额定功率在水平路面沿直线行3驶，行驶中最大速度为5m/s，假定行驶中所受阻力恒定，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A.电动车受到的阻力大小为100NB.加速阶段，电动车的加速度保持不变C.当电动车的速度为2.5m/s时，其加速度大小为2m/s2D.若电动车从静止开始以2m/s2的加速度匀加速启动，匀加速时间共5s三、以恒定加速度启动模型以恒定

8、加速度启动模型92023年11月10日，我国首条超高速低真空管道磁浮交通系统-高速飞车大同(阳高)试验线工程完工，其特点是全封闭真空管道和磁悬浮运输。如图所示，高速飞车的质量为m，额定功率为P，高速飞车在平直轨道上从静止开始运动，先以加速度a做匀加速直线运动，加速过程中达到额定功率P。后又经过一段时间达到该功率下的最大速度，若高速飞车行驶过程中所受到的阻力为Ff且保持不变，则下列说法正确的是()A.高速飞车匀加速直线运动过程中达到的最大速度为P0maB.高速飞车匀加速直线运动的时间为P0a Ff-maC.高速飞车匀加速直线运动的位移为P202a Ff+ma2D.高速飞车在整个加速过程中牵引力做

9、功等于mP202F2f10高铁已成为中国的“国家名片”，是大多数人出行的首选。提高列车运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力。某列车由若干节额定功率均为P的动力车厢组成，行驶时所受的阻力与速率的二次方成正比，即 f=kv2，只启用一节动力车厢时列车能达到的最大速度为vm。列车由静止开始运动，下列说法正确的是()A.若列车匀加速启动，则牵引力恒定B.若列车输出功率恒定，则做匀加速运动C.若启用4节动力车厢，则列车的最大速度为4vm4D.若列车最大速度提高到2vm，则需要启用8节动力车厢11我国新能源电动汽车越来越受到大众的喜爱。一款电动家用轿车在某次测试中先匀加速启动达到额定功率后以额定

10、功率继续加速运动。测得轿车由静止加速到30m/s时间仅为3s，则轿车在该段时间内()A.牵引力不断增大B.位移大于45mC.平均速度为15m/sD.匀加速阶段的加速度为10m/s212某探究小组对一辆新能源小车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v-t图像，如图所示(除210s时间段图线为曲线外，其余时间段图线均为直线)。已知小车运动的过程中，214s时间段内小车的功率保持不变，在第14s末撤去动力而让小车自由滑行，小车的质量为1.0kg，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变。以下对小车的描述正确的是()A.小车所

11、受的阻力大小为3NB.小车匀速行驶阶段的功率为9WC.小车在加速运动过程中位移的大小为40mD.小车在前2s受到的合力大小大于阻力大小四、有关机车启动问题的图像问题有关机车启动问题的图像问题13一辆摩托车在平直的公路上由静止启动，摩托车所受牵引力F随时间t变化关系如图所示。摩托车总质量为200kg，额定功率为2104W，运动过程所受阻力恒定，则()A.摩托车在0t1时间内做匀加速运动，t1t2时间内做减速运动B.摩托车在0t1时间内的加速度为5m/s2C.运动过程中摩托车的最大速度为20m/sD.摩托车匀加速行驶的时间为20s14某学校科技小组制作的太阳能驱动小车如图甲所示。太阳能驱动小车的质

12、量M=40kg，小车在水平地面上由静止开始做直线运动，一段时间内小车的速度v与牵引力的功率P随时间变化的图像分别如图乙、丙所示。已知3s末小车牵引力的功率达到额定功率，10s末小车的速度达到最大值，14s末关闭电动机，再经过一段时间小车停止运动。设整个过程中太阳能驱动小车受到的阻力恒定。下列说法正确的是()5A.太阳能驱动小车最大速度大小为10m/sB.太阳能驱动小车受到的阻力大小为100NC.整个过程中，太阳能驱动小车克服阻力做功为3750JD.关闭电动机后，太阳能驱动小车经过5s停止运动15质量为400kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a与速度的倒数1v的关系如

13、图所示，则赛车()A.速度随时间均匀增大B.加速度随时间均匀增大C.输出功率为16kWD.所受阻力大小为1600N16一辆汽车在水平平直公路上由静止开始匀加速启动，汽车的输出功率与速度的关系如图所示，当汽车的速度达到v0后功率保持不变，汽车能达到的最大速度为2v0。已知汽车的质量为m，运动过程中所受的阻力恒为 f，下列说法正确的是()A.汽车的最大功率为2fv0B.汽车匀加速时的加速度大小为f2mC.汽车做匀加速直线运动的时间为mv02fD.汽车的速度从v0增加到2v0的过程中，其加速度保持不变五、类机车启动模型类机车启动模型17图甲是全球最大回转自升塔式起重机，它的开发标志着中国工程用超大吨

14、位塔机打破长期依赖进口的局面，也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t=0时刻由静止开始提升质量为m的物体，其a-t图像如图乙所示，t1t2时间内起重机的功率为额定功率，不计其他阻力，重力加速度为g，则以下说法正确的是()6A.该起重机的额定功率为ma20t1B.该起重机的额定功率为(mg+ma0)a0(t2-t1)C.0t1和t1t2时间内牵引力做的功之比为t1:2(t2-t1)D.0t1和t1t2时间内牵引力做的功之比为t1:2t218一起重机用钢绳提起静止在地面上的重物，开始在竖直方向上做匀加速运动，然后做匀速运动。重物上升高度为h，运动时间为t，加速度为a，动

15、能为Ek，起重机功率为P，下列图像能描述上述过程的是()A.B.C.D.19一起重装置把静置于地面上的重物竖直向上提升的过程中，功率随时间变化的P-t图像如图所示。在t=1s时，重物上升的速度达到最大速度的一半，在t=3s时，达到最大速度vm=20m s。在t=6s时，重物再次匀速上升，取g=10m s2，不计一切阻力。下列说法正确的是()A.重物的质量为4kgB.在t=1s时，重物加速度大小a=20m s2C.06s时间内，重物上升的高度h=85mD.在46s时间内，重物做加速度逐渐增大的减速运动20如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物。运用传感器(未在图中画出)测得此过程中不同时刻

16、被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F，并描绘出v-1F图像。假设某次实验得到的图像如图乙所7示，线段BC与v轴平行，线段AB的延长线过原点。实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s，速度增加到vA=3.0m/s，此后物体做匀速运动。取重力加速度g=10m/s2，滑轮质量、摩擦和其他阻力均可忽略不计。()A.B点时拉力的功率为12WB.重物的质量为4kgC.重物在AB段做变加速运动，在BC段做匀加速运动D.重物在AB段的位移为3.15m1机车启动模型机车启动模型特训目标特训目标特训内容特训内容目标目标1 1高考真题高考真题(1 1T T-4 4T T)目标目标2 2以恒定功率启动模型以恒定功率启

17、动模型(5 5T T-8 8T T)目标目标3 3以恒定加速度启动模型以恒定加速度启动模型(9 9T T-1212T T)目标目标4 4有关机车启动问题的图像问题有关机车启动问题的图像问题(1313T T-1616T T)目标目标5 5类机车启动模型类机车启动模型(1717T T-2020T T)【特训典例】【特训典例】一、高考真题高考真题12023年我国首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行，实线重要技术突破。设该系统的试验列车质量为m，某次 试 验 中 列车以速率v在 平 直 轨道 上匀速行驶，刹车时牵引系统处于关闭状态，制动装置提供大小为F的制动力，列车减速直至停止。若列车行

18、驶时始终受到大小为 f的空气阻力，则()A.列车减速过程的加速度大小a=FmB.列车减速过程F的冲量为mvC.列车减速过程通过的位移大小为mv22(F+f)D.列车匀速行驶时，牵引系统的输出功率为(f+F)v【答案】C【详解】A根据牛顿第二定律有F+f=ma可得减速运动加速度大小a=F+fm故A错误；B根据运动学公式有t=va=mvF+f故力F的冲量为I=Ft=FmvF+f方向与运动方向相反；故B错误；C根据运动学公式v2=2ax可得x=v22a=mv22 F+f故C正确；D匀速行驶时牵引力等于空气阻力，则功率为P=fv故D错误。故选C。2两节动车的额定功率分别为P1和P2，在某平直铁轨上能达

19、到的最大速度分别为v1和v2。现将它们编成动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为()A.P1v1+P2v2P1+P2B.P1v2+P2v1P1+P2C.P1+P2v1v2P1v1+P2v2D.P1+P2v1v2P1v2+P2v1【答案】D2【详解】由题意可知两节动车分别有P1=f1v1；P2=f2v2当将它们编组后有P1+P2=f1+f2v联立可得v=P1+P2v1v2P1v2+P2v1故选D。3质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力 f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖

20、动物体行驶的位移为S1时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为S2。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为()A.2F2(F-f)S2-S1S1(M+m)S2-MS1B.2F2(F-f)S2-S1S1(M+m)S2-mS1C.2F2(F-f)S2-S1S2(M+m)S2-MS1D.2F2(F-f)S2-S1S2(M+m)S2+mS1【答案】A【详解】设物体与地面间的动摩擦因数为，当小车拖动物体行驶的位移为S1的过程中有F-f-mg=(m+M)a；v2=2aS1；P0=Fv轻绳从物体上脱落后a2=g；v2=2a2(S2-S1)联立有

21、P0=2F2(F-f)S2-S1S1(M+m)S2-MS1故选A。4小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为85.2m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过5m/s2的匀减速运动，到达平台的速度刚好为零，g取10m/s2，则提升重物的最短时间为()A.13.2sB.14.2sC.15.5sD.17.0s【答案】C【详解】为了以最短时间提升重物，一开始先以最大拉力拉重物做匀加速上升，当功率达到额定功率时，保持功率不变直到重物达到最大速度，接着做匀速运动，最后以最大加速度做匀减速上升至平台速度刚好为零，重物在第一阶段做匀加速上

22、升过程，根据牛顿第二定律可得a1=Tm-mgm=300-201020m/s2=5m/s2当功率达到额定功率时，设重物的速度为v1，则有v1=P额Tm=1200300m/s=4m/s此过程所用时间和上升高度分别为t1=v1a1=45s=0.8s；h1=v212a1=4225m=1.6m重物以最大速度匀速时，有vm=P额T=P额mg=1200200m/s=6m/s重物最后以最大加速度做匀减速运动的时间和上升高度分别为t3=vmam=65s=1.2s；h3=v2m2am=6225m=3.6m设重物从结束匀加速运动到开始做匀减速运动所用时间为t2，该过程根据动能定理可得P额t2-mgh2=12mv2m

23、-12mv21又h2=85.2m-1.6m-3.6m=80m联立解得t2=13.5s故提升重物的最短时间为tmin=t1+t2+t3=0.8s+13.5s+1.2s=15.5s，C正确，ABD错误；故选C。二、以恒定功率启动模型以恒定功率启动模型5近年来一批国产电车正在强势崛起。现有某电车自重2吨，额定功率360kW。在某次电车性能测3试中，电车以额定功率启动，从0加速到108km/h用时5s，再经过20s后达到最大速度216km/h。假设电车运动过程中所受阻力不变，则下列说法中正确的是()A.电车前5s加速过程中加速度不变B.小车所受阻力为12000NC.从静止加速到最大速度，电车行驶的位移

24、为900米D.当电车速度为40m/s时，其加速度是2m/s2【答案】C【详解】A电车以额定功率启动，根据牛顿第二定律有Pv-f=ma电车前5s加速过程中，电车速度逐渐增大，牵引力逐渐减小，电车的加速度逐渐减小，故A错误；B小车所受阻力为 f=Pvm=3601032163.6=6000N故B错误；C从静止加速到最大速度，根据动能定理有P(t1+t2)-fx=12mv2m电车行驶的位移为x=900m故C正确；D当电车速度为40m/s时，根据牛顿第二定律有Pv-f=ma其加速度是a=1.5m/s2故D错误。故选C。6目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为测验某项无人驾驶技术，某公司

25、对一款无人驾驶汽车的性能进行了测试：让质量为m的汽车沿一山坡直线行驶，测试中发现，下坡时若关掉油门，则汽车的速度大小保持不变；若以恒定的功率P上坡，则汽车从静止启动做加速运动，发生位移s时速度刚好达到最大值vm。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小保持不变，下列说法不正确的是()A.关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能是守恒的B.关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的冲量不为零C.上坡过程中，当汽车速度达到vm2时，加速度a=PmvmD.上坡过程中，汽车的速度由0增至vm所用的时间mv2m2P+svm【答案】A【详解】A关掉油广门后的下坡过程，汽车的速度不变、动能不变，重力势能减小，则汽车的机械能

26、减小，故A错误，符合题意；B关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的支持力的冲量IF=Ft所以坡面对汽车的冲量不为零，故B正确，不符合题意；C下坡时 f=mgsin上坡过程中达到最大速度时vm=PF1=Pf+mgsin=P2f当速度达到最大速度一半时F2-f-mgsin=ma又F2=Pvm2=4f解得a=Pmvm故C正确，不符合题意；D设汽车速度由0增至vm，所用的时间为t，根据动能定理可得Pt-fs-mgsins=12mvm2解得t=mvm22P+svm故D正确，不符合题意。故选A。7如图所示，高铁动车使从天津到北京的通行时间缩短在半小时左右，便利出行。假设此高铁动车启动后沿平直轨道行驶，发动机的

27、功率恒为P且行驶过程中受到的阻力大小恒定。已知动车的质量为m，最4高行驶速度vm=350km/h。则下列说法正确的是()A.当动车的速度为vm4时，动车的加速度大小为3PmvmB.由题目信息无法估算天津到北京铁路的长度C.从启动到速度为vm的过程中，动车牵引力所做的功为12mv2mD.行驶过程中动车受到的阻力大小为Pvm【答案】A【详解】D最高速行驶时，阻力与牵引力平衡，行驶过程中动车受到的阻力大小为 f=Pvm故D错误；A当动车的速度为vm4时，动车的加速度大小为a=F-fm=4Pvm-fm=3Pmvm故A正确；B整个过程中由动能定理Pt-fx=12mvm2由此可估算铁路的长度x，故B错误；

28、C设从启动到速度为vm的过程中，动车行驶的距离为x，动车牵引力所做的功为W，由动能定理W-fx=12mvm2可得W12mvm2，故C错误。故选A。8共享电动车已经成为我们日常生活中不可或缺的重要交通工具，如图所示，某共享电动车和驾驶员的总质量为100kg，电动车的额定功率为500W。若电动车从静止开始以额定功率在水平路面沿直线行驶，行驶中最大速度为5m/s，假定行驶中所受阻力恒定，重力加速度g取10m/s2。下列说法正确的是()A.电动车受到的阻力大小为100NB.加速阶段，电动车的加速度保持不变C.当电动车的速度为2.5m/s时，其加速度大小为2m/s2D.若电动车从静止开始以2m/s2的加

29、速度匀加速启动，匀加速时间共5s【答案】A【详解】A由题可知，电动车受到的阻力大小为 f=Pvm=5005N=100N，A正确；B因为电动车是以额定功率在水平路面沿直线行驶，所以根据P=Fv；F-f=ma可知速度越大，牵引力越小，加速度越小，B错误；C由公式可得F=Pv=5002.5N=200N；a=F-fm=200-100100m/s2=1m/s2，C错误；5D若电动车从静止开始以2m/s2的加速度匀加速启动，则牵引力为恒力，根据题意可得F=f+ma；P=Fv=Fat联立解得t=0.83s，D错误。故选A。三、以恒定加速度启动模型以恒定加速度启动模型92023年11月10日，我国首条超高速低

30、真空管道磁浮交通系统-高速飞车大同(阳高)试验线工程完工，其特点是全封闭真空管道和磁悬浮运输。如图所示，高速飞车的质量为m，额定功率为P，高速飞车在平直轨道上从静止开始运动，先以加速度a做匀加速直线运动，加速过程中达到额定功率P。后又经过一段时间达到该功率下的最大速度，若高速飞车行驶过程中所受到的阻力为Ff且保持不变，则下列说法正确的是()A.高速飞车匀加速直线运动过程中达到的最大速度为P0maB.高速飞车匀加速直线运动的时间为P0a Ff-maC.高速飞车匀加速直线运动的位移为P202a Ff+ma2D.高速飞车在整个加速过程中牵引力做功等于mP202F2f【答案】C【详解】ABC匀加速阶段

31、，根据牛顿第二定律可得F1-Ff=ma又P0=F1v1联立可得高速飞车匀加速直线运动过程中达到的最大速度为v1=P0Ff+ma高速飞车匀加速直线运动的时间为t=v1a=P0a Ff+ma高速飞车匀加速直线运动的位移为x=v12t1=P202a Ff+ma2故AB错误，C正确；D当牵引力等于阻力时，高速飞车的速度达到最大，则有vm=P0Ff高速飞车在整个加速过程，根据动能定理可得W牵-W阻=12mv2m=mP202F2f可得W牵mP202F2f故D错误。故选C。10高铁已成为中国的“国家名片”，是大多数人出行的首选。提高列车运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力。某列车由若干节额定功率均

32、为P的动力车厢组成，行驶时所受的阻力与速率的二次方成正比，即 f=kv2，只启用一节动力车厢时列车能达到的最大速度为vm。列车由静止开始运动，下列说法正确的是()A.若列车匀加速启动，则牵引力恒定B.若列车输出功率恒定，则做匀加速运动C.若启用4节动力车厢，则列车的最大速度为4vmD.若列车最大速度提高到2vm，则需要启用8节动力车厢【答案】D6【详解】A若动车组匀加速启动则有F-f=ma则动车的牵引力为F=ma+f=ma+kv2随着速度的增加，牵引力F逐渐增大，故A错误；B若动车输出功率恒定，则据F=Pv动车加速度a=F-fm=P-kv3mv可知当功率一定时，随着速度增加，动车的加速度减小，

33、动车不可能做匀加速运动，故B错误；CD动车速度最大时，牵引力与阻力相等，则P=Fv=fvm=kv3m可得vm=3Pk若启用4节动力车厢，则列车的最大速度为34vm；若列车最大速度提高到2vm，则需要启用8节动力车厢，故C错误，D正确。故选D。11我国新能源电动汽车越来越受到大众的喜爱。一款电动家用轿车在某次测试中先匀加速启动达到额定功率后以额定功率继续加速运动。测得轿车由静止加速到30m/s时间仅为3s，则轿车在该段时间内()A.牵引力不断增大B.位移大于45mC.平均速度为15m/sD.匀加速阶段的加速度为10m/s2【答案】B【详解】A先匀加速启动，牵引力保持不变，然后牵引力减小，故A错误

34、；B若汽车一直做匀加速运动位移为x=v2t=3023m=45m在恒定加速度启动过程中v-t 图像如图所示面积表示位移，故位移大于45m，故B正确；C位移大于45m，故平均速度大于15m/s，故C错误；D若一直匀加速，加速度为a=vt=303m/s2=10m/s2故机车启动匀加速阶段加速度不等于10m/s2，故D错误。故选B。12某探究小组对一辆新能源小车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为v-t图像，如图所示(除210s时间段图线为曲线外，其余时间段图线均为直线)。已知小车运动的过程中，214s时间段内小车的功率保持不变，在

35、第14s末撤去动力而让小车自由滑行，小车的质量为1.0kg，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变。以下对小车的描述正确的是()A.小车所受的阻力大小为3NB.小车匀速行驶阶段的功率为9W7C.小车在加速运动过程中位移的大小为40mD.小车在前2s受到的合力大小大于阻力大小【答案】B【详解】ABD由速度-时间图像得小车匀加速运动时对应的加速度a=1.5m/s2，小车在2s时的功率等于匀速运动时的功率，因此有P=(ma+Ff)v2=Ffv10代入数据解得P=9W；Ff=1.5N前2s小车受到的合力大小F合=ma=1.5N恰好等于阻力大小，故AD错误，B正确；C210s时间内小车的功率恒定

36、，则由动能定理得Pt2-Ffx2=12m v210-v22解得x2=39m匀加速阶段的位移x1=12v2t1=3m那么小车在加速阶段的总位移为x1+x2=42m故C错误。故选B。四、有关机车启动问题的图像问题有关机车启动问题的图像问题13一辆摩托车在平直的公路上由静止启动，摩托车所受牵引力F随时间t变化关系如图所示。摩托车总质量为200kg，额定功率为2104W，运动过程所受阻力恒定，则()A.摩托车在0t1时间内做匀加速运动，t1t2时间内做减速运动B.摩托车在0t1时间内的加速度为5m/s2C.运动过程中摩托车的最大速度为20m/sD.摩托车匀加速行驶的时间为20s【答案】D【详解】A由图

37、可知，摩托车在0t1时间内，F=1000N，在t=t1时刻功率达到额定功率，在t1t2时间内以额定功率做加速度逐渐减小的加速运动，直到t=t2时刻达到最大速度，然后做匀速直线运动，故A错误；B由A选项分析可知，t2时刻后摩托车做匀速直线运动，根据受力平衡可得 f=800N根据牛顿第二定律可得摩托车在0t1时间内的加速度为a=F-fm=1000-800200=1m/s2故B错误；C摩托车做匀速直线运动时速度最大，即vm=Pf=25m/s故C错误；D摩托车匀加速行驶的的最大速度为v=PF=200001000m/s=20m/s故摩托车匀加速行驶的时间为t1=va=20s故D正确。故选D。14某学校科

38、技小组制作的太阳能驱动小车如图甲所示。太阳能驱动小车的质量M=40kg，小车在水平地面上由静止开始做直线运动，一段时间内小车的速度v与牵引力的功率P随时间变化的图像分别如图乙、丙所示。已知3s末小车牵引力的功率达到额定功率，10s末小车的速度达到最大值，14s末关闭电动机，再经过一段时间小车停止运动。设整个过程中太阳能驱动小车受到的阻力恒定。下列说法正确的是()8A.太阳能驱动小车最大速度大小为10m/sB.太阳能驱动小车受到的阻力大小为100NC.整个过程中，太阳能驱动小车克服阻力做功为3750JD.关闭电动机后，太阳能驱动小车经过5s停止运动【答案】C【详解】AB由图像可知在03s内，电动

39、汽车的加速度a1=1m/s2由图像可知在03s内P=Fv=Fat解得F=100N由牛顿第二定律F-f=ma1摩擦力为 f=60N由P=fvm解得vm=5m/s故AB错误；C对全程由动能定理可得P2t1+Pt3+Wf=0解得Wf=-30023+30011J=-3750J所以整个过程中克服阻力做功为3750J，故C正确；D关闭发动机后 f=ma2经过t2=vma2=103s电动汽车停止运动，故D错误。故选C。15质量为400kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a与速度的倒数1v的关系如图所示，则赛车()A.速度随时间均匀增大B.加速度随时间均匀增大C.输出功率为16kWD

40、.所受阻力大小为1600N【答案】D【详解】AB根据Pv-f=ma可得a=Pm1v-fm物体的加速度随速度增加而减小，则物体的速度随时间不是均匀增加，选项AB错误；CD由图像可知Pm=40.01；fm=4解得P=160kW；f=1600N选项C错误，D正确。故选D。16一辆汽车在水平平直公路上由静止开始匀加速启动，汽车的输出功率与速度的关系如图所示，当汽车的速度达到v0后功率保持不变，汽车能达到的最大速度为2v0。已知汽车的质量为m，运动过程中所受的阻力恒为 f，下列说法正确的是()9A.汽车的最大功率为2fv0B.汽车匀加速时的加速度大小为f2mC.汽车做匀加速直线运动的时间为mv02fD.

41、汽车的速度从v0增加到2v0的过程中，其加速度保持不变【答案】A【详解】A汽车的最大功率为P=fvm=2fv0故A正确；B汽车匀加速时，根据牛顿第二定律有F-f=ma汽车速度为v0时的牵引力大小F=Pv0=2f汽车匀加速时的加速度大小为a=fm故B错误；C汽车做匀加速直线运动的时间为t=v0a=mv0f故C错误；D汽车的速度从v0增加到2v0的过程中，根据牛顿第二定律有F-f=ma汽车的牵引力为F=Pv汽车的速度从v0增加到2v0的过程中，汽车的牵引力逐渐减小，汽车的加速度逐渐减小，故D错误。故选A。五、类机车启动模型类机车启动模型17图甲是全球最大回转自升塔式起重机，它的开发标志着中国工程用

42、超大吨位塔机打破长期依赖进口的局面，也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t=0时刻由静止开始提升质量为m的物体，其a-t图像如图乙所示，t1t2时间内起重机的功率为额定功率，不计其他阻力，重力加速度为g，则以下说法正确的是()A.该起重机的额定功率为ma20t1B.该起重机的额定功率为(mg+ma0)a0(t2-t1)C.0t1和t1t2时间内牵引力做的功之比为t1:2(t2-t1)D.0t1和t1t2时间内牵引力做的功之比为t1:2t2【答案】C【详解】AB当t=t1时，根据牛顿第二定律则有F-mg=ma0解得该过程中物体所受牵引力大小为F=ma0+mg则该起重机

43、的额定功率为P额=Fv1=m(a0+g)a0t1故A、B错误；CD0t1时间内牵引力做的功W1=Fx=m(g+a0)12a0t21=12P额t1，t1t2时间内牵引力做的功W2=P额(t2-t1)10故在0t1和t1t2时间内牵引力做的功之比为W1W2=t12(t2-t1)故C正确，D错误；故选C。18一起重机用钢绳提起静止在地面上的重物，开始在竖直方向上做匀加速运动，然后做匀速运动。重物上升高度为h，运动时间为t，加速度为a，动能为Ek，起重机功率为P，下列图像能描述上述过程的是()A.B.C.D.【答案】C【详解】A重物开始在竖直方向上做匀加速运动，则h=12at2，h-t图像是开口向上的

44、抛物线，故A错误；B重物开始在竖直方向上做匀加速运动，然后做匀速运动。a-t图像先是与时间轴平行且不为零的直线，然后加速度为零，故B错误；C重物开始在竖直方向上做匀加速运动时，由牛顿第二定律得F1-mg=ma解得起重机的拉力F1=mg+ma起重机的功率P1=F1v1=mg+maat，P-t图像是过原点的倾斜的直线；重物匀速运动时，起重机的拉力F2=mg起重机的功率P2=F2v2=mgv则起重机的功率为定值，故C正确；D重物开始在竖直方向上做匀加速运动时的动能Ek=12mv2=12ma2t2=mah，Ek-h图像是过原点的倾斜的直线，故D错误。故选C。19一起重装置把静置于地面上的重物竖直向上提

45、升的过程中，功率随时间变化的P-t图像如图所示。在t=1s时，重物上升的速度达到最大速度的一半，在t=3s时，达到最大速度vm=20m s。在t=6s时，重物再次匀速上升，取g=10m s2，不计一切阻力。下列说法正确的是()A.重物的质量为4kgB.在t=1s时，重物加速度大小a=20m s2C.06s时间内，重物上升的高度h=85mD.在46s时间内，重物做加速度逐渐增大的减速运动11【答案】C【详解】A在t=3s时，重物达到最大速度vm=20m s，此时牵引力大小等于重力，则有vm=Pmg解得m=Pgvm=4001020kg=2kg，A错误；B在t=1s时，重物上升的速度达到最大速度的一

46、半，此时的牵引力大小为F1=Pv1=4001220N=40N由牛顿第二定律可得F1-mg=ma解得a=F1-mgm=40-2102m s2=10m s2，B错误；C在t=6s时，重物再次匀速上升，由题图可知，此时重物的速度v2=P1mg=200210m s=10m s在01s时间内，重物做匀加速直线运动，重物上升的高度h1=12at21=121012m=5m在13s时间内，重物做加速度逐渐减小的加速运动，由动能定理可得Pt2-mgh2=12mv2m-12mv21代入数据解得h2=25m在34s时间内，重物做匀速直线运动，上升的高度则有h3=vmt3=201m=20m在46s时间内，重物做加速度

47、逐渐减小的减速直线运动，由动能定理可得P1t4-mgh4=12mv22-12mv2m代入数据解得h4=35m可得06s时间内，重物上升的高度h=h1+h2+h3+h4=5m+25m+20m+35m=85m，C正确；D重物速度最大时，牵引力大小等于重力，4s后功率减小到一半，到t=6s时，重物速度从最大20m/s减小到10m/s，此时t=4s时的牵引力F4=P1vm=20020N=10N此时牵引力小于重力，加速度方向向下，重物做减速运动，在t=6s时，速度是10m/s，此时牵引力F6=P1v2=20010N=20N此时牵引力等于重力，加速度是零，因此在46s时间内，重物做加速度逐渐减小的减速运动

48、，D错误。故选C。20如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物。运用传感器(未在图中画出)测得此过程中不同时刻被提升重物的速度v与对轻绳的拉力F，并描绘出v-1F图像。假设某次实验得到的图像如图乙所示，线段BC与v轴平行，线段AB的延长线过原点。实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s，速度增加到vA=3.0m/s，此后物体做匀速运动。取重力加速度g=10m/s2，滑轮质量、摩擦和其他阻力均可忽略不计。()A.B点时拉力的功率为12WB.重物的质量为4kgC.重物在AB段做变加速运动，在BC段做匀加速运动D.重物在AB段的位移为3.15m【答案】AC【详解】A由图像可知，B点时拉力的功率

49、为PB=FBvB=62W=12W故A正确；B根据题意可知，速度增加到vA=3.0m/s，物体开始做匀速运动，则有FA=mg=4N解得重物的质量为12m=0.4kg故B错误；C由图像可知，从CB过程，拉力保持为6N恒定不变，根据牛顿第二定律可得a=F-mgm=6-0.4100.4m/s2=5m/s2可知重物在BC段做匀加速运动；从BA过程，拉力从6N逐渐减小到4N，根据牛顿第二定律可知，重物的加速度逐渐减小，则重物在AB段做变加速运动，故C正确；D重物在BC段做匀加速运动，所用时间为t1=vBa=25s=0.4s则重物在AB段所用时间为t2=t-t1=1.4s-0.4s=1s重物在AB段拉力的功率恒为P=Fv=12W根据动能定理可得Pt2-mgxAB=12mv2A-12mv2B解得重物在AB段的位移为xAB=2.75m故D错误。故选AC。