江苏专用2019高考物理一轮复习第五章机械能课时38功率与机车启动加练半小时.docx

38 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)(2017福建厦门一中模拟)质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度时间图象如图1所示，其中OA为过原点的一条直线从t1时刻起汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为Ff，则()图1A0t1时间内，汽车的牵引力等于mB汽车在t1t2时间内的功率等于t2以后的功率Ct1t2时间内，汽车的功率等于v1Dt1t2时间内，汽车的平均速度等于2(2017山东烟台模拟)某段高速路对载重货车设定的允许速度范围为5080 km/h，而上坡时若货车达不到最小允许速度50 km/h，则必须走“爬坡车道”来避免危险，如图2所示，某质量为4.0104 kg的载重货车，保持额定功率200 kW在“爬坡车道”上行驶，每前进1 km，上升0.04 km，汽车所受的阻力(摩擦阻力与空气阻力)为车重的0.01倍，g取10 m/s2，爬坡车道足够长，则货车匀速上坡的过程中()图2A牵引力等于2104 NB速度可能大于36 km/hC上坡过程增加的重力势能等于汽车牵引力所做的功D上坡过程增加的机械能等于汽车克服阻力所做的功3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34(多选)(2018河南省八校第二次测评)质量为2 kg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4所示，已知重力加速度g10 m/s2，则()图4A汽车在01 m位移内，牵引力是恒力，13 m位移内，牵引力是变力B汽车位移为0.5 m时，加速度的大小a5 m/s2C汽车位移在03 m的过程中，牵引力的最大功率为20 WD汽车位移在03 m的过程中，牵引力的平均功率为10 W5(2018广东东莞模拟)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()6.(多选)(2017福建漳州联考)一根质量为M的直木棒，悬挂在O点，有一只质量为m的猴子抓着木棒，如图5所示剪断悬挂木棒的细绳，木棒开始下落，同时猴子开始沿木棒向上爬设在一段时间内木棒沿竖直方向下落，猴子对地的高度保持不变，忽略空气阻力，下列四个图象中能正确反映猴子对木棒做功的功率和木棒速度变化的是()图57(2017陕西宝鸡二检)某汽车以额定功率在水平路面上行驶，空车质量为m0，空载时的最大速度为v1，装满货物后的最大速度为v2，已知汽车所受的阻力跟车重成正比，则汽车所装货物的质量是()A.m0 B.m0 C.m0 D.m08(多选)(2017广东广州模拟)质量为400 kg的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a和速度的倒数的关系如图6所示，则赛车()图6A速度随时间均匀增大B加速度随时间均匀增大C输出功率为160 kWD所受阻力大小为1 600 N9用一根绳子竖直向上拉一个物块，物块从静止开始运动，绳子拉力的功率按如图7所示规律变化，已知物块的质量为m，重力加速度为g,0t0时间内物块做匀加速直线运动，t0时刻后功率保持不变，t1时刻物块达到最大速度，则下列说法正确的是()图7A物块始终做匀加速直线运动B0t0时间内物块的加速度大小为Ct0时刻物块的速度大小为D0t1时间内物块上升的高度为(t1)10(多选)A、B两物体分别在大小相同的水平恒力F的作用下由静止开始沿同一水平面运动，作用时间分别为t0和4t0，两物体运动的vt图象如图8所示，则()图8AA、B两物体与水平面的摩擦力大小之比为512B水平力F对A、B两物体做功的最大功率之比为21C水平力F对A、B两物体做功之比为21D在整个运动过程中，摩擦力对A、B两物体做功的平均功率之比为5311(2017山东临沂一模)如图9甲所示，质量m2 kg的小物体放在长直的水平地面上，用水平细线绕在半径R0.5 m的薄圆筒上t0时刻，圆筒由静止开始绕竖直的中心轴转动，其角速度随时间的变化规律如图乙所示，小物体和地面间的动摩擦因数0.1，重力加速度g取10 m/s2，则()图9A小物体的速度随时间的变化关系满足v4tB细线的拉力大小为2 NC细线拉力的瞬时功率满足P4tD在04 s内，细线拉力做的功为12 J12(2017广东顺德一模)在一条平直的公路上，甲车停在A点，乙车以速度v8 m/s匀速运动，当乙车运动到B点时，甲车以恒定加速度a0.5 m/s2匀加速启动，与乙车相向运动，若经过20 s两车相遇，此时甲车恰好达到最大速度已知甲车质量为1.0104 kg，额定功率为50 kW，阻力是车重的0.05倍，g取10 m/s2.试求：(1)甲车保持匀加速运动的时间；(2)A、B两点间的距离答案精析1BC0t1时间内，汽车做匀加速直线运动，加速度a，根据牛顿第二定律得，FFfma，解得牵引力FFfm，故A错误；从t1时刻起汽车的功率保持不变，可知汽车在t1t2时间内的功率等于t2以后的功率，故B正确；由题意知，t1t2时间内，汽车的功率PFv1(Ffm)v1，故C正确；t1t2时间内，汽车做变加速直线运动，平均速度不等于，故D错误2A货车匀速上坡的过程中，根据平衡条件得：牵引力大小F0.01mgmgsin0.014.010410 N4.010410 N2104 N，故A正确；根据PFv得：v m/s10 m/s36 km/h，故B错误；上坡过程增加的重力势能等于汽车牵引力所做的功与克服阻力所做的功之差，故C错误；由于汽车匀速上坡，根据功能关系知，上坡过程增加的机械能等于汽车牵引力做功与克服阻力所做的功之差，故D错误3A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4BCD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，01 m位移内，牵引力F120 N，13 m位移内，牵引力F210 N，所以A错误；01 m位移内，a5 m/s2，B正确；01 m位移内，汽车做匀加速运动，13 m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v1 m/s，PmaxF1v120 W，C正确；牵引力做的总功W40 J，时间tt1t2 s s s，平均功率为10 W，D正确5A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6BD7.A8CD对赛车受力分析，受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根据牛顿第二定律，有：FFfma，F联立得：a加速度随速度的增大而减小，因此赛车做变加速直线运动，加速度随时间而减小，A、B错误；由题图及a与的关系，可知，斜率k400，P160 kW，在纵轴上截距的绝对值b4，Ff1 600 N，故C、D正确9D由题图可知，0t0时间内功率与时间成正比，则有Fmgma，vat，PFv，得Pm(ag)at，因此图线斜率m(ag)a，B选项错误；t0时刻后功率保持不变，拉力大于重力，物块继续加速运动，由mgma知，物块加速度逐渐减小，t1时刻速度最大，则a0，最大速度为vm，A、C选项错误；Pt图线与t轴所围的面积表示0t1时间内拉力做的功，WP0(t1t0)P0t1，由动能定理得Wmgh，得h(t1)，D选项正确10AB由vt图象可知，A加速运动时的加速度aA1，减速运动时的加速度大小为aA2，由牛顿第二定律有：FFf1m1，Ff1m1，联立两式得：Ff1；B加速运动时的加速度大小为aB1，减速运动时的加速度大小为aB2，由牛顿第二定律有：FFf2m2，Ff2m2，联立两式得：Ff2，所以A、B两物体与水平面的摩擦力之比为512，A项正确由vt图象知，水平力F对A、B两物体做功的最大功率之比为F2v0Fv021，B项正确由vt图象与时间轴所围的面积表示位移可知两物体位移之比为65，整个过程中，由动能定理知，水平力F对A、B两物体做功之比等于摩擦力做功之比为12，C项错误由功率的定义式知摩擦力对A、B两物体做功的平均功率之比为56，D项错误11D由题图乙可知，圆筒匀加速转动，角速度随时间变化的关系式为：t，圆筒边缘线速度与物体前进速度大小相同，根据vR得：vR0.5t，故A错误；物体运动的加速度a0.5 m/s2，根据牛顿第二定律得：Fmgma，解得：F20.5 N0.1210 N3 N，故B错误；细线拉力的瞬时功率PFv30.5t1.5t，故C错误；物体在4 s内运动的位移：xat20.542 m4 m，在04 s内，细线拉力做的功为：WFx34 J12 J，故D正确12(1)10 s(2)210 m解析(1)对甲车，根据牛顿第二定律可知：FFfma，解得：FFfma0.051.010410 N1.01040.5 N1.0104 N甲车匀加速运动过程中达到的最大速度为：v加 m/s5 m/s加速时间为：t s10 s(2)甲车匀加速运动通过的位移为：x1at225 m甲车达到的最大速度为：vm m/s10 m/s甲车1020 s时间内通过的位移为x2，根据动能定理有：PtFfx2mvm2mv加2，代入数据解得：x225 m甲车通过的总位移为：x甲x1x250 m乙车在20 s内通过的位移为：x乙vt总160 mA、B两点间的距离为：xx乙x甲210 m.