魯科版高中物理必修第二冊專題強(qiáng)化練1機(jī)車啟動(dòng)問題含答案

專題強(qiáng)化練1機(jī)車啟動(dòng)問題答案見P10830分鐘1.(2023福建南平月考)質(zhì)量為m的汽車,啟動(dòng)后沿平直路面行駛,如果發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P,且行駛過程中受到的摩擦阻力大小一定,汽車速度能夠達(dá)到的最大值為v,那么當(dāng)汽車的車速為v4時(shí),汽車的瞬時(shí)加速度的大小為()A.PmB.2PmvC.32.(2023福建福州統(tǒng)考)某工地小型升降電梯的原理圖如圖所示,轎廂A與對重B跨過輕質(zhì)定滑輪通過足夠長輕質(zhì)纜繩連接,電機(jī)通過輕質(zhì)纜繩拉動(dòng)對重,使轎廂由靜止開始向上運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中A未接觸滑輪、B未落地。已知A、B質(zhì)量分別為M=600kg、m=400kg,電機(jī)輸出功率恒為P=3kW,不考慮空氣阻力與摩擦阻力,重力加速度g取10m/s2,則當(dāng)轎廂速度為1m/s時(shí),A、B之間輕質(zhì)纜繩的拉力大小為()A.5400NB.6000NC.6600ND.7000N3.(2022福建龍巖檢測)磁懸浮列車由動(dòng)車組組成(動(dòng)車組是幾節(jié)自帶動(dòng)力的車輛加幾節(jié)不帶動(dòng)力的車輛),每節(jié)車廂運(yùn)行過程中受到的阻力與其重力成正比,每節(jié)動(dòng)車與拖車質(zhì)量都相等,每節(jié)動(dòng)車額定功率都相等,若K1節(jié)動(dòng)車加K2節(jié)拖車編成的動(dòng)車組最大速度為v,則2K1節(jié)動(dòng)車加3K2節(jié)拖車編成的動(dòng)車組的最大速度為()A.vB.2vC.K1+K22K4.(多選題)(2022山東歷城期中)一質(zhì)量為m的汽車原來在平直路面上以速度v勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率為P。從某時(shí)刻開始,司機(jī)突然加大油門將汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率提升至某個(gè)值并保持不變,結(jié)果汽車在速度到達(dá)2v之后又開始勻速行駛。若汽車行駛過程所受路面阻力保持不變,不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是()A.汽車加速過程的最大加速度為PB.汽車加速過程的平均速度為32C.汽車速度從v增大到2v的過程做變加速運(yùn)動(dòng)D.汽車速度增大時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的牽引力隨之不斷增大5.(2023山東泰安開學(xué)考試)2021年10月25日,如圖甲所示的全球最大“上回轉(zhuǎn)塔機(jī)”成功首發(fā)下線,又樹立了一面“中國高端制造”的新旗幟。若該起重機(jī)某次從t=0時(shí)刻由靜止開始向上提升質(zhì)量為m的物體,其a-t圖像如圖乙所示,t1時(shí)刻起重機(jī)達(dá)到額定功率,t1~t2時(shí)間內(nèi)起重機(jī)保持額定功率,重力加速度為g,不計(jì)其他阻力,下列說法正確的是()A.0~t1時(shí)間內(nèi)物體處于失重狀態(tài)B.t1~t2時(shí)間內(nèi)物體做減速運(yùn)動(dòng)C.0~t1時(shí)間內(nèi)重力對物體做功為-12m(a0t1)D.t1~t2時(shí)間內(nèi)起重機(jī)的額定功率為(mg+ma0)a0t16.(2021福建建甌段考)一列火車總質(zhì)量m=500t,發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P=6×105W,在水平軌道上行駛時(shí),軌道對火車的阻力Ff是車重的0.01,g取10m/s2。(1)求火車在水平軌道上行駛的最大速度vmax;(2)在水平軌道上,發(fā)動(dòng)機(jī)以額定功率P工作,當(dāng)行駛速度為v1=1m/s時(shí),求火車的瞬時(shí)加速度a1;(3)在水平軌道上以36km/h的速度勻速行駛時(shí),求發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率P';(4)若火車從靜止開始,保持a=0.5m/s2的加速度做勻加速運(yùn)動(dòng),求這一過程維持的最長時(shí)間t。7.(2022江蘇泰州中學(xué)期中)質(zhì)量為m的汽車,沿足夠長、傾角為θ的斜坡下坡,由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度大小為a,經(jīng)過t1時(shí)間,汽車的功率達(dá)到額定功率P0。此后汽車以額定功率沿斜坡行駛時(shí)間t2,速度達(dá)到最大,設(shè)汽車在斜坡上運(yùn)動(dòng)過程受到的阻力大小保持不變,重力加速度為g,求:(1)汽車在勻加速運(yùn)動(dòng)階段受到的牽引力大小F和阻力大小f;(2)汽車從靜止到速度達(dá)到最大過程中牽引力做的功;(3)汽車運(yùn)動(dòng)的最大速度vm。

答案與分層梯度式解析專題強(qiáng)化練1機(jī)車啟動(dòng)問題1.C2.C3.D4.AC5.D1.C汽車速度最大時(shí),加速度為0,牽引力大小等于摩擦力,則有f=F=Pv,當(dāng)汽車的車速為v4時(shí),汽車的牽引力為F'=Pv4=4Pv,根據(jù)牛頓第二定律得F'-f=ma,聯(lián)立解得a=3Pmv,所以C正確,A、2.C當(dāng)轎廂速度為1m/s時(shí),電機(jī)的牽引力為F=Pv=3000N,以轎廂A為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律可得T-Mg=Ma,以對重B為研究對象,根據(jù)牛頓第二定律可得F+mg-T=ma,聯(lián)立解得A、B之間輕質(zhì)纜繩的拉力大小為T=6600N,故選C3.D設(shè)每節(jié)車廂的質(zhì)量為m,每節(jié)車廂運(yùn)行過程中受到的阻力與其重力成正比,則有f=kmg。當(dāng)動(dòng)力與阻力相等時(shí),速度最大,對K1節(jié)動(dòng)車加K2節(jié)拖車編成的動(dòng)車組有,K1Pv=(K1+K2)kmg,對2K1節(jié)動(dòng)車加3K2節(jié)拖車編成的動(dòng)車組有,2K1Pv'=(2K1+3K2)kmg,聯(lián)立解得v'=K1+K24.AC設(shè)汽車所受的阻力為f,則開始時(shí),P=fv,加大油門后,P1=f·2v,則P1=2P,汽車在開始加大油門時(shí)的加速度最大,最大加速度為a=F?fm=2Pv?fm=Pmv,A正確;汽車若做勻加速運(yùn)動(dòng),則平均速度為v=v+2v2=32v,而汽車速度增加時(shí),由P=Fv可知牽引力減小,則加速度減小,方法技巧機(jī)車啟動(dòng)問題的求解方法汽車以恒定功率啟動(dòng),速度增大,牽引力減小,汽車做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),直到牽引力大小等于阻力;汽車以恒定加速度啟動(dòng),牽引力和阻力恒定,隨著速度增加,汽車的實(shí)際功率逐漸增大,直到達(dá)到額定功率。(1)汽車的最大速度的求法汽車達(dá)到最大速度后做勻速直線運(yùn)動(dòng),此時(shí)牽引力F大小等于阻力Ff,故vmax=P額F=(2)汽車以恒定加速度啟動(dòng)時(shí),做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間的求法牽引力F=ma+Ff,勻加速運(yùn)動(dòng)的最大速度v'max=P額ma+Ff,5.D由題圖乙知,0~t1時(shí)間內(nèi)物體向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng),因此物體處于超重狀態(tài),故A錯(cuò)誤;由圖像可知,t1~t2時(shí)間內(nèi)物體的加速度為正,做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;t1時(shí)刻物體的位移為x1=12a0t12,重力對物體做功W=-mgx1=-12mga0t12,故C錯(cuò)誤;設(shè)t1時(shí)刻物體所受的牽引力為F,由牛頓第二定律有F-mg=ma0,解得F=mg+ma0,t1時(shí)刻物體的速度為v=a0t1,則起重機(jī)的額定功率為P=Fv=(mg+ma0)a0t16.答案(1)12m/s(2)1.1m/s2(3)5×105W(4)4s解析(1)火車以額定功率行駛,當(dāng)牽引力等于阻力時(shí),即F=Ff=kmg,火車的加速度為零,速度達(dá)到最大值vmax,則vmax=PF=PFf(2)當(dāng)v<vmax時(shí),火車做加速運(yùn)動(dòng),若v1=1m/s,則F1=Pv1=6×10根據(jù)牛頓第二定律得a1=F1?Ff(3)當(dāng)火車以v=36km/h=10m/s勻速行駛時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率P'=Fv=Ffv=5×105W(4)由牛頓第二定律得F'=Ff+ma=3×105N在此過程中,速度增大,發(fā)動(dòng)機(jī)功率增大,當(dāng)功率為額定功率時(shí)速度為v',即v'=PF'由v'=at得t=v'a=4s7.答案(1)P0at1P0a(2)12P0t1+P0t2(3)解析(1)汽車在勻加速運(yùn)動(dòng)階段的末速度v1=at1根據(jù)牛頓第二定律有F+mgsinθ-f=ma且有P0=Fv1解得F=P0at1,f=