专题8.5 机车功率问题-2022-2023学年高一物理举一反三系列（人教版2019必修第二册）

专题8.5 机车功率问题 【人教版】 【题型1 恒定功率启动图像分析】 【题型2 恒定加速度启动v-t图像分析】 【题型3 恒定加速度启动不涉及v-t图像】 【题型4 图像分析综合】 【题型5 最大速度的求解】 【题型6 联系实际】 【题型7 对比问题】 【题型8 综合问题】 【题型1 恒定功率启动图像分析】 【例1】[多选]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v ­t图像可能是选项图中的(　　) 【变式1-1】如图甲所示，在粗糙的水平路段AB上有一质量为4×103 kg的越野车，正以 5 m/s的速度向右匀速运动，越野车前方的水平路段BC较平坦，越野车用12 s通过整个ABC路段的v-t图像如图乙所示，在t＝12 s处水平虚线与曲线相切，运动过程中越野车发动机的输出功率保持80 kW不变。假设越野车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自恒定，求： (1)越野车在AB路段上运动时所受的阻力大小； (2)BC路段的长度。 【变式1-2】[多选]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所示，则赛车(　　) A．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 kW D．所受阻力大小为1 600 N 【变式1-3】格兰披治一级方程式（GrandPrixFormulaOne简称：）大奖赛是目前世界上速度最快的、费用最昂贵、技术最高的比赛，也是方程式汽车赛中最高级别的比赛。在某次比赛中，质量为400kg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与速度的倒数的关系如图所示，则赛车( ) A.赛车最大速度可达90m/s B.加速度随时间均匀增大 C.输出功率为1600kW D.所受阻力大小为1600N 【题型2 恒定加速度启动v-t图像分析】 【例2】(多选)某中学生对刚买来的一辆小型遥控车的性能进行研究。他让这辆小车在水平的地面上由静止开始沿直线轨道运动，并将小车运动的全过程通过传感器记录下来，通过数据处理得到如图所示的v－t图像。已知小车在0～2 s内做匀加速直线运动，2～11 s内小车牵引力的功率保持不变，9～11 s内小车做匀速直线运动，在11 s末小车失去动力而开始自由滑行。已知小车质量m＝1 kg，整个过程中小车受到的阻力大小不变，下列说法正确的是(　　) A.小车受到的阻力大小为8 N B.在2～11 s内小车牵引力的功率P是16 W C.小车在2 s末的速度大小vx为6 m/s D.小车在0～15 s内通过的距离是80 m 【变式2-1】某兴趣小组让一辆自制遥控小车在水平的直轨道上由静止开始运动，小车先做匀加速运动而后以恒定的功率运动，其运动的v-t图像如图所示(除4～8 s时间段内的图像为曲线外，其余时间段内图像均为直线)。小车的质量为m＝2 kg，小车在整个过程中所受的阻力大小不变恒为f＝6 N。求： (1)小车匀速行驶阶段的功率； (2)小车的速度为v1＝8 m/s时加速度a1的大小； (3)小车在加速运动过程中总位移x的大小。 【变式2-2】(多选)一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v－t图像如图所示。已知汽车的质量为m＝1×103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，取g＝10 m/s2，则以下说法正确的是(　　) A.汽车在前5 s内的牵引力为5×103 N B.汽车速度为25 m/s时的加速度为2 m/s2 C.汽车的额定功率为100 kW D.汽车的最大速度为80 m/s 【变式2-3】如图甲所示，电动机通过绕过光滑定滑轮的细绳与放在倾角为30°的光滑斜面上的物体相连，启动电动机后物体沿斜面上升；在0～3 s时间内物体运动的v­t图像如图乙所示，其中除1～2 s时间段图像为曲线外，其余时间段图像均为直线，1 s后电动机的输出功率保持不变；已知物体的质量为2 kg，重力加速度g＝10 m/s2。求： (1)1 s后电动机的输出功率P； (2)物体运动的最大速度vm； (3)在0～3 s内电动机所做的功。 【题型3 恒定加速度启动不涉及v-t图像】 【例3】(多选) 一辆质量为m、额定功率为P的汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t达到额定功率，此时的速度为v，汽车行驶过程中阻力保持不变。下列说法正确的是(　　) A.汽车受到的阻力大小为 B.汽车受到的阻力大小为－ C.在0～时间内汽车牵引力的平均功率为 D.在0～时间内汽车牵引力的平均功率为 【变式3-1】[多