(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)

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资源描述
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
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