人教版2019必修第二冊高中物理同步練習(xí)專題機車啟動問題(原卷版+解析)

專題機車啟動問題一、多選題1．（2023春·廣東廣州·高一廣州市真光中學(xué)校考階段練習(xí)）一輛汽車在平直公路上由靜止開始啟動，發(fā)動機的輸出功率與汽車速度大小的關(guān)系如圖所示，當汽車速度達到后，發(fā)動機的功率保持不變，汽車能達到的最大速度為。已知運動過程中汽車所受阻力恒為f，汽車的質(zhì)量為m，下列說法正確的是（）A．汽車的加速度先減小后不變 B．發(fā)動機的最大功率為C．汽車速度為時，加速度a= D．汽車速度從0達到所用時間2．（2023春·黑龍江哈爾濱·高一黑龍江省哈爾濱市雙城區(qū)兆麟中學(xué)?？计谥校┪覈母咚倭熊嚲W(wǎng)絡(luò)線路發(fā)展全球領(lǐng)先。一輛高速列車總質(zhì)量，其額定功率，在水平直軌道上行駛時，軌道對列車的阻力是車重的0.02。列車以額定功率工作，取重力加速度，則（）A．列車受到的阻力大小為B．列車在水平直軌道上行駛的最大速度為C．當行駛速度時，列車的牽引力為D．當行駛速度時，列車的加速度為3．（2023春·廣東惠州·高一?？茧A段練習(xí)）一輛汽車在平直的公路上由靜止開始啟動，在啟動過程中，汽車牽引力的功率及其瞬時速度隨時間的變化情況分別如圖甲、乙所示，已知汽車所受阻力恒為重力的，重力加速度g取。下列說法正確的是（）A．該汽車的質(zhì)量為B．C．汽車受到的阻力大小為D．汽車行駛過程中最大牽引力為4．（2022春·山東威?！じ咭黄谀┮惠v汽車從靜止開始沿平直路面運動。運動過程中牽引力F及加速度a與汽車速度v的關(guān)系圖線分別如圖甲、乙所示，已知汽車所受阻力保持恒定，汽車速度由10m/s增至24m/s的過程中功率保持不變，該過程中汽車的位移為1252m，下列說法正確的是（）A．甲圖中A點坐標為2500B．汽車的質(zhì)量為C．汽車的速度為20m/s時的加速度為D．汽車從靜止到速度剛達到24m/s經(jīng)過的時間為72s5．（2023春·山東聊城·高一山東聊城一中?？计谥校闇p少機動車尾氣排放，很多汽車公司推出新型節(jié)能環(huán)保電動車。在檢測某款電動車性能的實驗中，質(zhì)量為的電動車由靜止開始沿平直公路行駛，利用傳感器測得此過程中不同時刻電動車的牽引力F與對應(yīng)的速度v，并描繪出如圖所示的圖像（圖中AB、BO均為直線），假設(shè)電動車行駛中所受阻力恒定，最終勻速運動，取重力加速度，則（）A．該車做勻加速運動的時間是B．電動車勻加速運動過程中的最大速度為C．該車啟動后，先做勻加速運動，然后勻速運動D．該車加速度大小為時，動能為6．（2022春·廣東珠?！じ咭唤y(tǒng)考期末）電動汽車能實現(xiàn)更精確的運動控制，有一電動汽車由靜止啟動并沿直線運動，其速度與時間圖像（v-t圖）如圖所示，0到段圖像為傾斜直線，到段圖像為曲線，時刻以后的圖像為與時間軸平行的直線，則下列選項中正確的是（）A．內(nèi)，牽引力的功率保持不變 B．時刻起，牽引力的功率可能保持不變C．內(nèi)，牽引力大小保持不變 D．時刻起，牽引力與阻力大小相等7．（2023春·山東濟寧·高一?？计谥校┤鐖D甲，一臺起重機將質(zhì)量m=200kg的重物由靜止開始豎直向上勻加速提升，4s末達到額定功率，之后保持該功率繼續(xù)提升重物，5s末重物達到最大速度vm。整個過程中重物的v-t圖像如圖乙所示，取重力加速度g=10m/s2。則（

）A．4s~5s內(nèi)起重機的牽引力不變B．起重機的額定功率C．重物的最大速度D．0~4s內(nèi)重物克服重力做功8．（2022春·廣西百色·高一統(tǒng)考期末）一起重機的鋼繩由靜止開始勻加速提起質(zhì)量為m的重物，當重物的速度為v1時，起重機的有用功率達到最大值p，以后起重機保持該功率不變，繼續(xù)提升重物，直到以最大速度v2勻速上升為止，則整個過程中，下列說法正確的是（）A．若勻加速過程的時間為t1，則速度由v1變?yōu)関2的時間大于B．鋼繩的最大拉力為C．重物的最大速度為v2＝D．重物做勻加速直線運動的時間為二、單選題9．（2023春·山西太原·高一太原五中?？茧A段練習(xí)）一輛汽車在水平路面上由靜止啟動，在前5s內(nèi)做勻加速直線運動，5s末達到額定功率，之后保持額定功率運動，其v-t圖像如圖所示。已知汽車的質(zhì)量，汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍，g取，則（）A．汽車在前5s內(nèi)的牽引力為B．汽車在15m/s時的加速度為C．汽車的額定功率為40kWD．汽車在前5s內(nèi)摩擦力做功為10．（2023春·浙江臺州·高一校聯(lián)考期中）一玩具電動小汽車在水平面上由靜止以恒定功率啟動，所能獲得的最大速度為2m/s，其圖像如圖所示，已知小汽車質(zhì)量為1kg，所受阻力恒為1N，以下說法正確的是（）A．小汽車在0~10s內(nèi)做勻加速直線運動B．小汽車額定功率為2WC．小汽車速度為時加速度為D．小汽車10s內(nèi)位移等于10m11．（2023春·江蘇連云港·高一統(tǒng)考期中）一輛汽車以速度在平直的公路上勻速行駛，t0時刻，司機減小油門使汽車輸出功率減小為原來的三分之一，并保持該功率行駛。假設(shè)汽車受到的阻力恒定，下列能正確表示汽車的速度、牽引力F隨時間之間變化關(guān)系的是（）A． B．C． D．12．（2023春·重慶北碚·高一西南大學(xué)附中校聯(lián)考階段練習(xí)）質(zhì)量為的汽車的額定功率為40kw，在平直公路上行駛的最大速度為40m/s，如果汽車從靜止開始做勻加速直線運動，加速度大小為，運動過程所受阻力大小恒定，重力加速度，則（）A．汽車受到的阻力大小為2000NB．汽車受到的最大牽引力為4000NC．汽車勻加速運動的時間為40s三、解答題13．（2022·高一課時練習(xí)）圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機。在起重機將質(zhì)量的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運動，加速度，當起重機輸出功率達到其額定功率時，保持該功率直到重物做最大速度的勻速運動。，不計額外功。求：（1）起重機允許輸出的最大功率；（2）重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間（3）起重機在第2秒末的輸出功率。14．（2023春·上海浦東新·高一上海師大附中?？计谥校┠称嚢l(fā)動機的額定功率為60kW，汽車質(zhì)量為5t，汽車在運動中所受阻力的大小恒為車重的，重力加速度g取10m/s2。（1）若汽車以恒定加速度0.5m/s2啟動，則其勻加速過程能維持多長時間？當達到額定功率后即保持瞬時功率不變，試分析說明此后汽車的運動情況。（2）若汽車以額定功率啟動，則汽車所能達到的最大速度是多少？當汽車速度達到5m/s時，其加速度是多少？15．（2023春·黑龍江哈爾濱·高一哈爾濱市第四中學(xué)校?？计谥校┮环N使用氫氣燃料的汽車，質(zhì)量為，發(fā)動機的額定輸出功率為，行駛在平直公路上時所受阻力恒為車重的0.1倍。若汽車從靜止開始先勻加速啟動，加速度的大小為，。試求：（1）汽車能夠達到的最大行駛速度；（2）若汽車以做勻加速運動，可持續(xù)多長時間；（3）當速度為6m/s時，汽車牽引力的瞬時功率P？專題機車啟動問題一、多選題1．（2023春·廣東廣州·高一廣州市真光中學(xué)?？茧A段練習(xí)）一輛汽車在平直公路上由靜止開始啟動，發(fā)動機的輸出功率與汽車速度大小的關(guān)系如圖所示，當汽車速度達到后，發(fā)動機的功率保持不變，汽車能達到的最大速度為。已知運動過程中汽車所受阻力恒為f，汽車的質(zhì)量為m，下列說法正確的是（）A．汽車的加速度先減小后不變 B．發(fā)動機的最大功率為C．汽車速度為時，加速度a= D．汽車速度從0達到所用時間【答案】BCD【詳解】A．由從0到，功率隨時間均勻增大，則牽引力不變；當功率達到最大功率保持不變，則速度增大，牽引力減小，由可知，加速度先不變后減小，故A錯誤；B．當汽車達到最大速度時，牽引力等于阻力，則故B正確；C．汽車速度為時，由，加速度為故C正確；D．汽車從0達到的時間是又解得故D正確。故選BCD。2．（2023春·黑龍江哈爾濱·高一黑龍江省哈爾濱市雙城區(qū)兆麟中學(xué)校考期中）我國的高速列車網(wǎng)絡(luò)線路發(fā)展全球領(lǐng)先。一輛高速列車總質(zhì)量，其額定功率，在水平直軌道上行駛時，軌道對列車的阻力是車重的0.02。列車以額定功率工作，取重力加速度，則（）A．列車受到的阻力大小為B．列車在水平直軌道上行駛的最大速度為C．當行駛速度時，列車的牽引力為D．當行駛速度時，列車的加速度為【答案】BC【詳解】A．列車受到的阻力大小為故A錯誤；B．列車在水平直軌道上行駛的最大速度為故B正確；C．當行駛速度時，列車的牽引力為故選C正確；D．當行駛速度時，列車的加速度為故D錯誤。故選BC。3．（2023春·廣東惠州·高一?？茧A段練習(xí)）一輛汽車在平直的公路上由靜止開始啟動，在啟動過程中，汽車牽引力的功率及其瞬時速度隨時間的變化情況分別如圖甲、乙所示，已知汽車所受阻力恒為重力的，重力加速度g取。下列說法正確的是（）A．該汽車的質(zhì)量為B．C．汽車受到的阻力大小為D．汽車行駛過程中最大牽引力為【答案】AC【詳解】A．第5s末，汽車的功率達到15kW，此時速度為5m/s，所以此時的牽引力為而在，汽車在做勻加速直線運動，加速度為根據(jù)牛頓第二定律，有解得m＝1000kgA正，確；BC．汽車所受的阻力大小為故勻速時的速度B錯誤，C正確；D．汽車在0~5s內(nèi)做勻加速直線運動，5~15s內(nèi)汽車做加速度減小的加速運動，根據(jù)牛頓第二定律可知0~5s內(nèi)牽引力最大，即等于5s末的牽引力D錯誤。故選AC。4．（2022春·山東威?！じ咭黄谀┮惠v汽車從靜止開始沿平直路面運動。運動過程中牽引力F及加速度a與汽車速度v的關(guān)系圖線分別如圖甲、乙所示，已知汽車所受阻力保持恒定，汽車速度由10m/s增至24m/s的過程中功率保持不變，該過程中汽車的位移為1252m，下列說法正確的是（）A．甲圖中A點坐標為2500B．汽車的質(zhì)量為C．汽車的速度為20m/s時的加速度為D．汽車從靜止到速度剛達到24m/s經(jīng)過的時間為72s【答案】AC【詳解】A．由圖像乙可知，初始時汽車的加速度不變，所以汽車為恒加速度啟動，當汽車速度達到10m/s時，汽車的功率達到額定功率，即由圖像甲和圖像乙可知，圖中A點時汽車達到最大速度，即此時汽車牽引力等于阻力，也就是A點的數(shù)值，有解得所以A點的坐標為2500，故A項正確；B．在汽車做勻加速直線運動過程中，有解得，故B項錯誤；C．當汽車的速度為20m/s時，設(shè)此時牽引力為，有解得，故C項正確；D．汽車由靜止到10m/s由由10m/s到24m/s有故D項錯誤。故選AC。5．（2023春·山東聊城·高一山東聊城一中校考期中）為減少機動車尾氣排放，很多汽車公司推出新型節(jié)能環(huán)保電動車。在檢測某款電動車性能的實驗中，質(zhì)量為的電動車由靜止開始沿平直公路行駛，利用傳感器測得此過程中不同時刻電動車的牽引力F與對應(yīng)的速度v，并描繪出如圖所示的圖像（圖中AB、BO均為直線），假設(shè)電動車行駛中所受阻力恒定，最終勻速運動，取重力加速度，則（）A．該車做勻加速運動的時間是B．電動車勻加速運動過程中的最大速度為C．該車啟動后，先做勻加速運動，然后勻速運動D．該車加速度大小為時，動能為【答案】AD【詳解】AB．由圖像可知，汽車運動時受到的阻力勻加速運動時牽引力勻加速運動階段的最大速度由解得故A正確，B錯誤；D．汽車的最大功率為當加速度為時，牽引力為由可得則有故D正確；C．汽車達到最大功率后，功率不變，速度增大，牽引力減小，汽車做加速度減小的加速運動，故C錯誤。故選AD。6．（2022春·廣東珠海·高一統(tǒng)考期末）電動汽車能實現(xiàn)更精確的運動控制，有一電動汽車由靜止啟動并沿直線運動，其速度與時間圖像（v-t圖）如圖所示，0到段圖像為傾斜直線，到段圖像為曲線，時刻以后的圖像為與時間軸平行的直線，則下列選項中正確的是（）A．內(nèi)，牽引力的功率保持不變 B．時刻起，牽引力的功率可能保持不變C．內(nèi)，牽引力大小保持不變 D．時刻起，牽引力與阻力大小相等【答案】BD【詳解】A．0到段圖像為傾斜直線，則汽車做勻加速直線運動，牽引力不變，由可知，牽引力的功率增大，故A錯誤；BC．內(nèi)，加速度減小，則牽引力減小，而速度在增加，所以牽引力的功率可能保持不變，故B正確，C錯誤；D．時刻起，汽車做勻速直線運動，牽引力與阻力平衡，保持不變，故D正確。故選BD。7．（2023春·山東濟寧·高一?？计谥校┤鐖D甲，一臺起重機將質(zhì)量m=200kg的重物由靜止開始豎直向上勻加速提升，4s末達到額定功率，之后保持該功率繼續(xù)提升重物，5s末重物達到最大速度vm。整個過程中重物的v-t圖像如圖乙所示，取重力加速度g=10m/s2。則（

）A．4s~5s內(nèi)起重機的牽引力不變B．起重機的額定功率C．重物的最大速度D．0~4s內(nèi)重物克服重力做功【答案】BC【詳解】A．起重機在末達到額定功率，則有4s~5s內(nèi)物體做加速度減小的加速運動，根據(jù)牛頓第二定律有可知在此時間段內(nèi)牽引力逐漸減小，當牽引力大小等于物體重力時，物體的速度達到最大值，故A錯誤；B．根據(jù)題意可知，物體在做勻加速直線運動，則根據(jù)圖乙有運動學(xué)公式可得由牛頓第二定律解得可知牽引力的額定功率為，故B正確；C．根據(jù)可得故C正確；D．內(nèi)物體得位移為則可知克服重力做得功為故D錯誤。故選BC。8．（2022春·廣西百色·高一統(tǒng)考期末）一起重機的鋼繩由靜止開始勻加速提起質(zhì)量為m的重物，當重物的速度為v1時，起重機的有用功率達到最大值p，以后起重機保持該功率不變，繼續(xù)提升重物，直到以最大速度v2勻速上升為止，則整個過程中，下列說法正確的是（）A．若勻加速過程的時間為t1，則速度由v1變?yōu)関2的時間大于B．鋼繩的最大拉力為C．重物的最大速度為v2＝D．重物做勻加速直線運動的時間為【答案】ACD【詳解】A．速度由v1變?yōu)関2的做加速度減小的加速運動，根據(jù)速度公式可以判斷其運動時間大于，故A正確；B．勻加速提升重物時鋼繩的拉力最大，由得故B錯誤；C．重物以最大速度勻速上升時，則有所以C正確；D．重物做勻加速直線運動的加速度則重物做勻加速直線運動的時間為故D正確。故選ACD。二、單選題9．（2023春·山西太原·高一太原五中校考階段練習(xí)）一輛汽車在水平路面上由靜止啟動，在前5s內(nèi)做勻加速直線運動，5s末達到額定功率，之后保持額定功率運動，其v-t圖像如圖所示。已知汽車的質(zhì)量，汽車受到地面的阻力為車重的0.1倍，g取，則（）A．汽車在前5s內(nèi)的牽引力為B．汽車在15m/s時的加速度為C．汽車的額定功率為40kWD．汽車在前5s內(nèi)摩擦力做功為【答案】B【詳解】A．根據(jù)圖象，可得前內(nèi)的加速度由牛頓第二定律解得故A不符合題意；C．汽車5s末達到額定功率，額定功率為故C不符合題意；B．汽車速度為15m/s時，則有解得a′=1m/s2故B符合題意；D．前5s內(nèi)的位移是摩擦力做功D不符合題意。故選B。10．（2023春·浙江臺州·高一校聯(lián)考期中）一玩具電動小汽車在水平面上由靜止以恒定功率啟動，所能獲得的最大速度為2m/s，其圖像如圖所示，已知小汽車質(zhì)量為1kg，所受阻力恒為1N，以下說法正確的是（）A．小汽車在0~10s內(nèi)做勻加速直線運動B．小汽車額定功率為2WC．小汽車速度為時加速度為D．小汽車10s內(nèi)位移等于10m【答案】B【詳解】A．由圖像斜率可知，小汽車在0~10s內(nèi)做加速度減小的變加速直線運動，故A錯誤；B．當小汽車達到最大速度時，牽引力F等于阻力f，有，故B正確；C．小汽車速度為1m/s時，牽引力為根據(jù)牛頓第二定理可得代入數(shù)據(jù)，解得，C錯誤；D．根據(jù)圖像面積估算，可知小汽車10s內(nèi)位移大于10m，故D錯誤。故選B。11．（2023春·江蘇連云港·高一統(tǒng)考期中）一輛汽車以速度在平直的公路上勻速行駛，t0時刻，司機減小油門使汽車輸出功率減小為原來的三分之一，并保持該功率行駛。假設(shè)汽車受到的阻力恒定，下列能正確表示汽車的速度、牽引力F隨時間之間變化關(guān)系的是（）A． B．C． D．【答案】A【詳解】當汽車以速度做勻速直線運動時，此時牽引力等于阻力，設(shè)牽引力為，阻力為，則有功率突然減小為原來的三分之一的瞬間有即瞬間牽引力減小為原來的三分之一，此時阻力大于牽引力，根據(jù)牛頓第二定律有此后汽車做減速運動，速度減小的同時，牽引力增大，則可知加速度減小，即汽車此后做加速度減小的減速運動，因為圖像的斜率表示加速度，則對于汽車的這一運動過程反映在圖像上面應(yīng)為之前圖線與時間軸平行，之后圖線迅速向下凹陷且趨于水平，當牽引力再次增大到等于阻力時，圖線將再次與時間軸平行。故選A。12．（2023春·重慶北碚·高一西南大學(xué)附中校聯(lián)考階段練習(xí)）質(zhì)量為的汽車的額定功率為40kw，在平直公路上行駛的最大速度為40m/s，如果汽車從靜止開始做勻加速直線運動，加速度大小為，運動過程所受阻力大小恒定，重力加速度，則（）A．汽車受到的阻力大小為2000NB．汽車受到的最大牽引力為4000NC．汽車勻加速運動的時間為40sD．當汽車的速度為25m/s時，汽車的加速度大小為【答案】D【詳解】A．速度最大時，牽引力與阻力平衡。有，故A錯誤；B．勻加速時牽引力最大，則由可得最大牽引力為故B錯誤；C．汽車勻加速的末速度為則汽車勻加速運動的時間為故C錯誤；D．當汽車的速度為25m/s時，牽引力為汽車的加速度大小為故D正確。故選D。三、解答題13．（2022·高一課時練習(xí)）圖示為修建高層建筑常用的塔式起重機。在起重機將質(zhì)量的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運動，加速度，當起重機輸出功率達到其額定功率時，保持該功率直到重物做最大速度的勻速運動。，不計額外功。求：（1）起重機允許輸出的最大功率；（2）重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間（3）起重機在第2秒末的輸出功率。【答案】（1）；（2）；（3）【詳解】（1）起重機允許輸出的最大功率（2）根據(jù)牛頓第二定律得解得根據(jù)解得重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間（3）起重機在第2秒末的速度為起重機在第2秒末的輸出功率為14．（2023春·上海浦東新·