专题02 机车启动问题-2020高考物理力学难点解析之动量与能量

《2020高考物理力学难点解析之动量与能量》 专题02 机车启动问题 【方法总结】 本专题的机车启动问题包括：恒定功率启动和恒定加速度启动两种，常结合运动图像考查动力 学分析、功、功率和动能定理的相关分析，将两种启动方式对比总结如下表： 恒定功率启动 恒定加速度启动 图象 OA过 程分析 P不变：v↑⇒F＝↓ ⇒a＝↓ 加速度减小的加速直线运动 AB过 程分析 机车启动问题需要注意以下四点： 1. 无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝。 2. 机车以恒定加速度启动时，匀加速过程的末速度不是最大速度。 3. 第一种启动过程和第二种启动的后半程都不能套用匀变速直线运动的公式。 4. 机车启动问题常用动能定理解决，W总＝Pt－F阻s。 【精选试题解析】 1. 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的变化如图所示．假定汽车所受阻力的大小f恒定不变．下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中，可能正确的是(　　 ) 2. (多选)(2019江苏宿迁期末)一辆汽车以速度v0在平直的公路上匀速行驶。到达某处时，司机减小油门使汽车输出功率减小为原来的一半，并保持该功率行驶。假设汽车受到的阻力恒定，从减小油门开始，下列能正确表示汽车加速度a、速度v、时间t之间的关系的是(　　) 3. (多选)汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，牵引力为F0，t1时刻，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶，到t2时刻，汽车又恢复了匀速直线运动．下列能正确表示这一过程中汽车牵引力F随时间t、速度v随时间t变化的图象是(　　) 4. [多选]一辆汽车在平直的公路上运动，运动过程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的牵引功率，其牵引力和速度的关系图像如图所示。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，则根据图像所给的信息，下列说法正确的是(　　) A．汽车运动中所受的阻力为 B．汽车匀加速运动的过程中牵引力的冲量大小为 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v2＝2v1 5. (2019衡水模拟)如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车(可视为质点)，正以10 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v­t图象如图乙所示(在t＝15 s 处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小。求： 甲　　　　　　　　　　　乙 (1)汽车在AB路段上运动时所受阻力f1的大小； (2)汽车刚好开过B点时加速度a的大小； (3)BC路段的长度。 6. 在检测某种汽车性能的实验中，质量为3×103 kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为40 m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出如图所示的F­图象(图线ABC为汽车由静止到达到最大速度的全过程，AB、BO均为直线)。假设该汽车行驶过程中所受的阻力恒定，根据图线ABC，求： (1)该汽车的额定功率； (2)该汽车由静止开始运动，经过35 s达到最大速度40 m/s，求其在BC段的位移大小。 7. (2019遵义模拟)提高物体(例如汽车)运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数(设阻力与物体运动速率的平方成正比，即Ff＝kv2，k是阻力因数)。当发动机的额定功率为P0时，物体运动的最大速率为vm，如果要使物体运动的速率增大到2vm，则下列办法可行的是 (　　) A．阻力因数不变，使发动机额定功率增大到2P0 B．发动机额定功率不变，使阻力因数减小到 C．阻力因数不变，使发动机额定功率增大到8P0 D．发动机额定功率不变，使阻力因数减小到 8. 若汽车在平直公路上匀速行驶，牵引力为F0.P随时间t的变化规律如图6所示，t2时刻汽车又恢复了匀速直线运动，则下列图象正确的是(　　) 图6 A　　　　　　　　　　B C　　　　　　　　　　D 9. 中车青岛四方机车厂，试验出时速高达605公里的高速列车。已知列车运行时的阻力包括车轮与轨道摩擦的机械阻力和车辆受到的空气阻力，若认为机械阻力恒定，空气阻力和列车运行速度的平方成正比，当列车以时速200公里行驶的时候，空气阻力占总阻力的70%，此时列车功率为1 000 kW，则高速列车在时速为600公里时的功率大约是(　　) A．10 000 kW B．20 000 kW C．30 000 kW D．40 000 kW 10. 列车在空载情况下以恒定功率P经