（全国通用）2020版高考物理一轮复习 第五章 微专题37 功率与机车启动加练半小时（含解析）

功率与机车启动方法点拨分析机车启动问题时，抓住两个关键，一是汽车的运动状态，即根据牛顿第二定律找出牵引力与加速度的关系；二是抓住功率的定义式，即牵引力与速度的关系.综合以上两个关系，即可确定汽车的运动情况.1.(多选)(2019四川省岳池中学月考)一辆汽车在平直公路上运动，运动过程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的功率，其牵引力和速度的关系图象如图1所示.若已知汽车的质量m、牵引力F1和速度v1及该车所能达到的最大速度v3，运动过程中所受阻力恒定，则根据图象所给的信息，下列说法中正确的是()图1A.汽车行驶中所受的阻力为B.汽车匀加速运动的过程中加速度大小为C.速度为v2时的加速度大小为D.若速度为v2时牵引力恰为，则有v22v12.一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的功率达到最大值P，以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升，重物上升的高度为h，则整个过程中，下列说法正确的是()A.钢绳的最大拉力为B.钢绳的最大拉力为mgC.重物匀加速的末速度为D.重物匀加速运动的加速度为g3.(多选)发动机额定功率为80kW的汽车，质量为2103kg，在水平路面上行驶时汽车所受摩擦阻力恒为4103N，若汽车在平直公路上以额定功率启动，则下列说法中正确的是()A.汽车的加速度和速度都逐渐增大B.汽车匀速行驶时，所受的牵引力为零C.汽车的最大速度为20m/sD.当汽车速度为5m/s时，其加速度为6m/s24.(多选)在水平路面上AB段光滑，BC段粗糙，两段长度相同，如图2所示.在A处静止的小物体(可视为质点)在水平恒力F作用下，从A点开始运动，到C点恰好停下.下列判断正确的是()图2A.水平恒力F在两段路面上做功相等B.整个过程水平恒力F做的功等于克服摩擦力做的功C.水平恒力F在AB段的平均功率大于BC段的平均功率D.水平恒力F在AB段中点位置瞬时功率大于在BC段中点位置瞬时功率5.起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其vt图象如图3所示，则钢索拉力的功率随时间变化的图象可能是图中的()图36.(2018辽宁省丹东市一模)一汽车在平直公路上行驶.从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图4所示.假定汽车所受阻力的大小Ff恒定不变.下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图象中，可能正确的是()图47.(2018广东省东莞市模拟)汽车以恒定功率P、初速度v0冲上倾角一定的斜坡时，汽车受到的阻力恒定不变，则汽车上坡过程的vt图象不可能是下图中的()8.(多选)(2018河南省商丘市统考)图5为码头拖船作业的示意图，质量为m的汽车在平直路面上运动，用跨过光滑定滑轮的轻绳牵引轮船，汽车与定滑轮之间的轻绳始终水平.当牵引轮船的轻绳与水平方向的夹角为时，轮船的加速度大小为a，轻绳的拉力对船做功的功率为P，汽车受到的阻力大小为Ff，轮船的速度大小为v，则下列说法正确的是()图5A.此时汽车的加速度为a车acosB.此时绳的拉力大小为FTC.此时汽车的速度为v车D.此时汽车牵引力的功率P车P(Ffmacos)vcos9.(多选)(2018河南省八校第二次测评)质量为2kg的遥控玩具电动汽车在平直路面上由静止开始沿直线运动，汽车受到的阻力恒为重力的，若牵引力做功W和汽车位移x之间的关系如图6所示，已知重力加速度g10m/s2，则()图6A.汽车在01m位移内，牵引力是恒力，13m位移内，牵引力是变力B.汽车位移为0.5m时，加速度的大小a5m/s2C.汽车位移在03m的过程中，牵引力的最大功率为20WD.汽车位移在03m的过程中，牵引力的平均功率为10W10.(2018福建省南平市一模)将一质量为m的物体在某高处以初速度v0竖直向上抛出，从抛出点上升的最大高度为h.设空气阻力大小恒定.其速度大小随时间变化的图象如图7所示，则下列说法正确的是()图7A.物体从抛出经过3t0的时间落回抛出点B.物体在上升阶段和下落到抛出点阶段重力冲量之比为12C.物体从抛出到落回抛出点的过程中机械能的减少量为mghD.物体在上升阶段和下落到抛出点阶段重力做功的平均功率之比为111.(多选)(2018陕西省西安市长安一中八模)如图8所示，一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，初始时刻小球静止于P点.第一次小球在水平拉力F1作用下，从P点缓慢地移动到Q点，此时轻绳与竖直方向夹角为(90)，轻绳中的张力大小为FT1；第二次小球在水平恒力F2作用下，从P点开始运动并恰好能到达Q点，在Q点时轻绳中的张力大小为FT2.关于这两个过程，下列说法中正确的是(不计空气阻力，重力加速度为g)()图8A.两个过程中，轻绳的张力均变大B.第一个过程中，拉力F1在逐渐变大，且最大值一定大于F2C.FT1，FT2mgD.第二个过程中，重力和水平恒力F2的合力的功率先增大后减小答案精析1.BD汽车做匀加速直线运动结束时，即速度为v1时汽车的功率达到额定功率，则有PF1v1，之后汽车保持功率不变，当牵引力等于阻力时速度达到最大，则有F1v1Ffv3，解得Ff，A错误；根据牛顿第二定律得汽车在匀加速阶段的加速度大小为a，B正确；汽车的速度为v2时，牵引力大小F2，根据牛顿第二定律得此时汽车的加速度大小为a，C错误；若汽车的速度为v2时，牵引力恰为，则有，解得v22v1，D正确.2.D加速过程重物处于超重状态，钢绳拉力较大，匀速运动阶段钢绳的拉力为，故A错误；加速过程重物处于超重状态，钢绳拉力大于重力，故B错误；重物匀加速运动的末速度不是运动的最大速度，此时钢绳对重物的拉力大于其重力，故其速度小于，故C错误；重物匀加速运动的末速度为v1，此时的拉力为F，由牛顿第二定律得：ag，故D正确.3.CD由PFv，FFfma可知，在汽车以额定功率启动的过程中，F逐渐变小，汽车的加速度a逐渐减小，但速度逐渐增大，当匀速行驶时，FFf，此时加速度为零，速度达到最大值，则vmm/s20m/s，故A、B错误，C正确；当汽车速度为5m/s时，由牛顿第二定律得Ffma，解得a6m/s2，故D正确.4.AB由WFl知，恒力F在两种路面做功一样多，即W1W2，故选项A正确；在整个过程中，根据动能定理可知WFWf00，故整个过程水平恒力F做的功等于克服摩擦力做的功，故选项B正确；在AB段做初速度为零的匀加速直线运动，在BC段可看成反向的初速度为零的匀加速直线运动，整个过程的vt图象如图所示，在两段所需时间相同，根据P可知，水平恒力F在AB段的平均功率等于BC段的平均功率，故选项C错误；由题图可知，在AB段中点位置瞬时速度和在BC段中点位置瞬时速度相同，故水平恒力F在AB段中点位置瞬时功率等于BC段中点位置瞬时功率，故选项D错误.5.A由vt图象知重物先匀加速运动，再匀速运动，最后匀减速运动，由牛顿第二定律知，在匀加速过程有F1mgma1，F1为恒力且大于mg，拉力的功率P1F1vF1a1t；在匀速过程有F2mg，拉力的功率P2F2v0为定值；在匀减速过程有mgF3ma3，F3为恒力且小于mg，拉力的功率P3F3vF3(v0a3t)，功率逐渐减小到0，可知A正确.6.A在0t1时间内，如果匀速，则vt图象是与时间轴平行的直线，如果是加速，根据PFv，牵引力减小，根据FFfma，加速度减小，做加速度减小的加速运动，当加速度为0时，即F1Ff，汽车开始做匀速直线运动，此时速度v1，所以在0t1时间内，vt图象先是平滑的曲线，当a0时，v1；在t1时刻，功率突然减小，故牵引力突然减小，做减速运动，由PFv知F增加，且FFf，根据FFfma，加速度减小，做加速度减小的减速运动，当加速度为0时，即F2Ff，汽车开始做匀速直线运动，此时速度v2，所以在t1t2时间内，vt图象先是平滑的曲线，当加速度减为零时，v2，故A正确，B、C、D错误.7.A由瞬时功率PFv可知，汽车功率恒定，汽车开始所受牵引力F，若汽车受到的合外力F合0，则汽车做匀速运动，B项中vt图象是可能的；若F合与牵引力方向相同，则汽车做加速运动，随着速度增大，牵引力逐渐减小，合外力减小，由牛顿第二定律可知，汽车的加速度减小，直至减小到零，C项中vt图象是可能的，A项中vt图象是不可能的；若F合与牵引力方向相反，则汽车做减速运动，牵引力增大，合外力减小，由牛顿第二定律可知，汽车的加速度减小，直至减小到零，D项中vt图象是可能的.8.ABD将轮船的加速度、速度分解，可得此时汽车的速度为v车vcos，此时汽车的加速度为a车acos，故A正确，C错误；由PFTv车可知，此时绳的拉力大小为FT，故B正确；对汽车进行受力分析，根据牛顿第二定律得F车FfFTma车，此时汽车牵引力的功率为P车F车v车(FTFfma车)vcosP(Ffmacos)vcos，故D正确.9.BCD根据公式WFx可知，题中Wx图象的斜率表示汽车牵引力的大小，01m位移内，牵引力F120N，13m位移内，牵引力F210N，所以A错误；01m位移内，a5m/s2，B正确；01m位移内，汽车做匀加速运动，13m位移内，汽车受力平衡，做匀速运动，则速度刚达到最大时，牵引力功率最大，此时v1m/s，PmaxF1v120W，C正确；牵引力做的总功W40J，时间tt1t2sss，平均功率为10W，D正确.10.D由于空气阻力做功，所以物体回到抛出点时速度小于抛出时的速度，故不到3t0的时间回到抛出点，A错误；物体回到抛出点时，上升的位移大小与下降的位移大小相等，由vt图象和运动学公式可得v0t0t2，解得tt0，即下落t0时间回到抛出点，所以重力冲量之比为(mgt0)(mgt0)1，重力做功的平均功率之比为1，B错误，D正确；设空气阻力为Ff，由牛顿第二定律得物体在上升阶段有mgFfma1m，下落阶段有mgFfma2m，联立解得Ffmg，物体从抛出到回到抛出点时阻力做功大小等于机械能减少量，为Wf2Ffhmgh，C错误.11.BC第一次小球在水平拉力F1作用下，从P点缓慢地移动到Q点，则小球处于平衡状态，根据平衡条件得F1mgtan，随着增大，F1逐渐增大；第二次小球从P点开始运动并恰好能到达Q点，则到达Q点时速度为零，在此过程中，根据动能定理得F2lsinmgl(1cos)，解得F2mgtan，因90，则F2mgtanmgtan，即F1F2，第一次运动过程中，根据几何关系可知，绳子的拉力FT1，所以轻绳的张力变大，第二次由于重力和拉力F2都是恒力，可以把这两个力合成新的“重力”，则第二次小球的运动可以等效于“单摆运动”，当轻绳方向与重力和F2合力的方向在同一条直线上时，小球处于“最低点”，在“最低点”小球速度最大，此时轻绳张力最大，所以第二次轻绳张力先增大后减小，故A错误，B正确；第二次运动到Q点时小球速度为零，则向心力为零，则轻绳拉力FT2mgcosF2sinmgcossinmg，故C正确；第二个过程中，重力和水平恒力F2的合力是个恒力，在等效“最低点”时，合力方向与速度方向垂直，此时功率为零，到达Q点速度也为零，则第二个过程中重力和水平恒力F2的合力的功率先增大，后减小为零，再增大，最后再减小为零，故D错误.9