2023年高考物理預測題練習 機車啟動及功率含答案

高考物理預測題之機車啟動及功率

一、單選題

1.小明用額定功率為1200W、最大拉力為30ON的提升裝置，把靜置于地面的質量為20kg的重物豎直

提升到高為85.2m的平臺，先加速再勻速，最后做加速度大小不超過5m∕d的勻減速運動，到達平臺速

度剛好為零，則提升重物的最短時間為（）

A.13.2sB.14.2sC.15.5sD.17.Os

2.質量為m的汽車由靜止啟動后沿平直路面行駛，汽車牽引力隨速度變化的F-V圖像如圖所示，設汽

車與路面間的摩擦力f保持不變，則（）

A.速度為M時，汽車牽引力的功率為

B.速度為V時，汽車的加速度為'’

m

c.汽車加速運動過程中，平均速度為土A

D.該過程中汽車的最大功率等于EJe

3.如圖所示為古代的水車，該水車周邊均勻分布著n個盛水的容器。在流水的沖力作用下，水車邊緣

以速率V做勻速轉動，當裝滿水的容器到達最高處時將水全部倒入水槽中。設每個盛水容器裝入水的

質量均為m,忽略容器裝水的過程和水車浸入水的深度。已知重力加速度為g,則水車運水的功率為

（）

4.一質量為Okg的兒童電動汽車在水平地面上由靜止開始做直線運動。在一段時間內電動汽車的

速度與牽引力的功率隨時間變化的函數(shù)關系圖像分別如圖甲、乙所示，3s末電動汽車牽引力功率達到

額定功率，IOs末電動汽車的速度達到最大值，14s時關閉發(fā)動機，經過一段時間電動汽車停止運動。

整個過程中電動汽車受到的阻力恒定。下列說法正確的是（）

甲乙

A.電動汽車最大速度為10m∕s

B.電動汽車受到的阻力為IOON

C.關閉發(fā)動機后，電動汽車經過5s停止運動

D.整個過程中，電動汽車克服阻力做功為375OJ

5.某汽車以恒定功率勻速行駛，看到前方紅燈，司機將汽車功率減半，并保持該功率行駛，看到紅燈

轉為綠燈，逐漸增加功率，使汽車做勻加速運動直到恢復原來功率，以后保持該功率行駛。設汽車所

受阻力大小不變，則在該過程中，汽車的速度隨時間變化圖象可能是（）

6.小型的射電望遠鏡相比于大口徑的射電望遠鏡，有能夠全方位轉動的優(yōu)點。設地球上有兩臺直徑分

別為4、4的小型射電望遠鏡A和B,兩者能觀測到天體需要收集的電磁波總功率的最小值相同。在

宇宙大尺度上，天體的空間分布是均勻的?，F(xiàn)僅以輻射功率為P的同類天體為觀測對象，望遠鏡A能

夠觀測到此類天體數(shù)量為N,則望遠鏡B能夠觀測到此類天體的數(shù)量為（）

7.如圖是某地鐵列車從左向右勻速率通過下穿軌道abed的示意圖，其中be段水平、ab與Cd段的傾

角相等。已知整個過程中列車受阻力的大小保持不變（包括摩擦阻力和空氣阻力），在ab和be段，牽

引列車的功率分別為Pl和P2。則在Cd段牽引列車的功率為（)

8.為了測量自己騎自行車時的功率，小明找來一輛自行車（如圖所示）在某段斜坡上進行實驗.當小

明騎車下坡時，剛好在不踩踏板的情況下可以勻速行駛；當小明上坡時，他從坡底出發(fā)在20s時間內

勻速察腳踏板16圈到達坡頂。通過查閱相關資料發(fā)現(xiàn)，該自行車的踏板每轉動一圈，車后輪相對轉軸

轉動3圈，后輪直徑為61cm,自行車質量為15kg,該斜坡與水平面的傾角為3。；已知小明質量為

60kg,重力加速度Kl（）m>2,V∕Λ3O≈0.05,假設小明騎車上坡和下坡過程中輪胎與路面間產生的熱量

相等。根據上述數(shù)據，可求得小明騎車上坡時做功的功率約為（）

A.170WB.340WC.5IOWD.680W

二、多選題

9.轉運碼頭上起吊機正在工作，啟動電動機收緊鋼索，將原來靜止的重物豎直向上提升。提升的前兩

個階段，重物的機械能E與上升距離h的關系如圖所示。若各種摩擦均忽略不計，對于這兩個階段下

列判斷正確的是（）

O

A.全程，鋼索拉重物的力一直增大

B.在第一階段，電動機的輸出功率可能保持不變

C.在第二階段，重物一定做勻速運動

D.在第二階段，鋼索拉重物的力可能大于重物的重力

10.如圖所示，載有防疫物資的無人駕駛小車，在水平MN段以恒定功率200W、速度5ms勻速行

駛，在斜坡PQ段以恒定功率570W,速度2m、勻速行駛。已知小車總質量為50kg,

?/v?pρ?20m,PQ段的傾角為30°，重力加速度g取IonI§：,不計空氣阻力。下列說法正確

的有（）

A.從M到N,小車牽引力大小為40N

B.從M到N,小車克服摩擦力做功SOOJ

C.從P到Q,小車重力勢能增加I?IO4J

D.從P到Q,小車克服摩擦力做功700J

11.某人在豎直方向上高度不同的M、N兩點先后水平拋出質量相同的兩個小石塊，兩個小石塊均經過

地面上方的0點，運動軌跡如圖所示，不計空氣阻力。下列說法正確的是（）

A.在M點拋出的小石塊飛行過程中的加速度更大

B.在M點拋出的小石塊飛行時間更短

C.在N點拋出的小石塊初速度更大

D.在N點拋出的小石塊著地時重力的瞬時功率更大

三、綜合題

12.如圖所示，底部A處裝有擋板，傾角θ=30°的足夠長的斜面，其上靜止放著一長金屬板，下端與

A接觸。離A距離為L=6.5m的B處固定一電動滾輪將金屬板壓緊在斜面上?，F(xiàn)啟動電機，滾輪作勻速

轉動，將金屬板由靜止開始送往斜面上部。當金屬板下端運動到B處時，滾輪提起與金屬板脫離。金

屬板最終會返回斜面底部，與擋板相撞后靜止，此時滾輪再次壓緊金屬板，又將金屬板從A處送往斜

面上部，如此周而復始，已知滾輪角速度3=80rad∕s,半徑r=0?05m,滾輪對金屬板的壓力F,=2X

IO1N,與金屬板間的動摩擦因數(shù)為H=O.35,金屬板的質量為m=lX10%g,不計板與斜面間的摩擦，取

g=10m∕s2O求：

（1）金屬板在滾輪作用下加速上升時的加速度大小;

（2）金屬板每次與擋板撞擊損失的機械能大??；

（3）每個運動周期中電動機輸出的平均功率。

13.如圖所示，兩根半徑均為4cm的相同圓柱水平平行放置，一質量“，=5kg的“『’形鋼件等距架在

兩圓柱上。鋼件處于靜止狀態(tài)，與圓柱間的動摩擦因數(shù)μ=0.2,兩圓柱繞各自的軸線以角速度

sCOmTs反方向轉動?，F(xiàn)對鋼件施加一個過其重心且平行于圓柱軸線，大小為尸6\的拉力。g取

（1）剛施加外力F時，左側圓柱對鋼件的摩擦力f∣的大小及鋼件的加速度a；

（2）鋼件可以獲得的最大速度1；

（3）鋼件穩(wěn)定運動時，每秒因摩擦產生的熱量Q和驅動兩圓柱轉動時電機的輸出功率P。

14.北京2022年冬奧會冰壺比賽新增加了混雙項目，運動員用腳蹬固定的起踏器和冰壺一起前進，在

前擲線處使冰壺脫手。冰壺前行過程中，運動員通過刷地來改變冰壺的速度和運動方向，使其到達理

想位置。已知冰壺的質量為m,前擲線到營壘中心的距離為L,運動員的質量為M。重力加速度為g。

（1）在某次投壺過程中，運動員離開起踏器時他和冰壺的速率為V,,已知運動員和起踏器相互作

用的時間為t,計算此過程中運動員和冰壺在水平方向所受平均作用力的大小F；

（2）某次投壺試驗中，冰壺離開前擲線后沿直線運動（冰面視作水平面，不考慮冰壺的轉動），冰

壺在恒定阻力作用下停在營壘中心。水平方向的阻力等于其重力的k倍。求：

a.冰壺離開前擲線時的速率V；

b.此過程中冰壺克服阻力做功的平均功率P。

15.如圖所示為和諧號CRH3C列車，沿前進方向看第1、3、6、8節(jié)車廂為自帶動力的車廂（動車），

其余為不帶動力的車廂（拖車）。每節(jié)車廂的質量均為L25X10'kg,動車車廂的額定功率都為

9680kWo每節(jié)車廂在高速行駛過程中所受阻力正比于其速率的二次方，比例系數(shù)為k,重力加速度大小

2

10m∕so若動力系統(tǒng)均啟用時，該動車組能達到的最大行駛速度為393.2350km∕h（下列計算中近似取

作396km∕h）o（計算結果均保留到小數(shù)點后1位）

（1）求正常勻速最大速度行駛時三、四節(jié)車廂間的作用力大小FM;

（2）若該動車組以最大速度正常行駛時由于故障，第六節(jié)車廂突然失去動力，求失去動力的瞬間第

四、五節(jié)車廂之間的作用力大小F45。

1.C

2.B

3.C

4.D

5.C

6.D

7.A

8.B

9.B,D

10.A,B,D

11.B,D

12.(1)解：金屬板在滾輪作用下加速上升時的加速度大小α=μG-2，“澗2ms

m

(2)解：滾輪線速度—4ms

根據能量守恒，金屬板每次與擋板撞擊損失的機械能大小

AE=?mvi+mgLxιπO-4.05χIO4J

所以電動機對金屬板做功〃405.IO4J

(3)解：勻加速運動時間∕∣'2s

a

運動位移?t=?c,r=4m

勻速運動時間，.=上土=0.625s

V

此后沿斜面向上做勻減速直線運動，取向上為正方向，位移

加速度q,?gv∕wθ5mls2

根據M，［qj；

解得八匚2b×

T■fl÷/?÷fjeS.225s

4

一個周期時間內摩擦力做功大小科/Vμl?(v∣,v1)2.K?IOJ

電動機輸出的平均功率/U*H*IJxlOiW

T

13.(1)解：剛施加外力/時，鋼件相對于左側圓柱向左運動，則左側圓柱對鋼件的摩擦力方向為水

平向右，豎直方向上，根據平衡條件有2人Fr

左側圓柱受到的摩擦力大小為/μ∕??pw?5N

根據牛頓第三定律可知，左側圓柱對鋼件的摩擦力A-/-5N

沿平行于圓柱軸線方向，根據牛頓第二定律有尸;MU

代入數(shù)據解得'=L2mr?'

m

(2)解：根據題意可知，當鋼件所受合力為零時，鋼件的速度最大，根據平衡條件有2∕mβ■尸

解得(〃小;0.6

即此時，鋼件所受摩擦力的方向與圓柱軸線方向的夾角為e-sT

根據公式r二ER

可知，圓柱的線速度為ι?=207?IO：mS=<∣,Kms

即鋼件相對于圓柱在垂直圓柱軸線的方向上的速度4O.8πιs

根據幾何關系可知「，-*=Ims,i'--0.6m.s

W.π∕ιB"rω∕ιti

v

鋼件可以獲得的最大速度V.?ur≡OSrn、

(3)解：由(2)分析可知，鋼件穩(wěn)定時，鋼件相對于圓柱的速度為I=ImS

每個圓柱對鋼件的摩擦力做功的功率為W

則每秒因摩擦產