2024届高考物理一轮复习专题：机车启动问题

2024高考物理复习——“机车启动”专题强化 【知识梳理】 对机车等交通工具类问题，应明确P = F /v 中，P 为发动机的实际功率，机车正常行驶中实际功率小于或等于其额定功率；F 为发动机(机车) 的牵引力；v 为机车的瞬时速度。 【经典例题】 （1）恒定功率启动 1. 质量为 的汽车，以恒定功率 在平直马路上行驶，匀速行驶时的速度为 ，则汽车的速度为 时（）的加速度为 A． B． C． D． 2. 动车组由多节动力车厢提供动力，从而到达提速的目的。设质量为 的动车组通过轨道 ，若整个过程中所受阻力与速率成正比，有四节动力车厢，每节动力车厢发动机的额定功率均为 ，动车组在 段到达的最大速度为 。下列说法正确的是 A．动车组在 段匀加速启动的过程中，牵引力恒定不变 B．若动车组在 段保持速率不变行驶，则在 段输出功率最大 D． 若四节动力车厢输出的总功率为 ，动车组在 段的最大速度为 D．动车组在 段能到达的最大速度最大 3. 汽车在平直公路上行驶，它受到的阻力大小不变，若发动机的功率保持恒定，汽车在加速行驶的过程中，它的牵引力 和加速度 的变化情况是 A． 逐渐减小， 也逐渐减小 B． 逐渐增大， 却逐渐减小 C. 逐渐减小， 却逐渐增大 D． 逐渐增大， 也逐渐增大 （2）恒定加速度启动 4. 一辆汽车在水平路面上由静止启动，在前 内做匀加速直线运动， 末达到额定功率，之后保持额定功率运动，其 图象如图所示。已知汽车的质量为 ，汽车受到的阻力为车重的 ， 取 ，则 A．汽车在前 内受到的阻力为 B．前 内的牵引力为 C.汽车的额定功率为 D．汽车的最大速度为 5. 如图所示为某汽车启动时发动机功率 随时间 变化的图象，图中 为发动机的额定功率，若已知汽车的最大速度为 ，据此可知 A．汽车匀速运动时受的阻力为 B． 时间内发动机做的功为 C. 时间内汽车做匀速运动 D． 时间内发动机做的功为 6. “复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的。总质量为 的动车组在平直的轨道上行驶。该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为 ，若动车组所受的阻力与其速率成正比（， 为常量），动车组能达到的最大速度为 。下列说法正确的是 A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变 B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动 C．若四节动力车厢输出的总功率为 ，则动车组匀速行驶的速度为 D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间 达到最大速度 ，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为 【课后训练】 1. 汽车发动机的功率为 ，汽车的质量为 ，当它行驶在坡度为 （）的长直公路上时，如图所示，所受摩擦阻力为车重的 倍（ 取 ），求： (1) 汽车所能达到的最大速度 ； (2) 若汽车从静止开始以 的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间？ (3) 当汽车以 的加速度匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功多少。 2. 一种氢气燃料的汽车，质量为 ，发动机的额定功率为 ，行驶在平直公路上时所受阻力恒为车重的 倍，若汽车从静止开始先匀加速启动，加速度的大小为 。达到额定输出功率后，汽车保持功率不变，直到获得最大速度后才匀速行驶，若汽车静止开始到达最大速度共行驶了 （）试求： (1) 汽车的最大行驶速度。 (2) 汽车匀加速启动阶段结束时的速度。 (3) 当汽车速度为 时汽车的加速度。 (4) 汽车从静止到获得最大行驶速度所用的总时间。 3. 某同学找到一个玩具风扇中的直流电动机，制作了一个提升重物的装置，某次提升试验中，重物的质量 ，加在电动机两端的电压为 当电动机以 的恒定速度竖直向上提升重物时，这时电路中的电流 ，不计空气阻力，重力加速度 取 。 (1) 求：电动机线圈的电阻 等于多少。 (2) 若输入电压不变，调整电动机的输入电流大小，使电动机输出功率最大。求电动机输入电流 为多少时输出功率最大，最大是多大。 (3) 在电动机能提供第（）问的最大输出功率的条件下，将质量 的从静止开始以 的加速度匀加速提升该重物，则匀加速的时间为多长？物体运动的最大速度是多大。 4. 质量 的汽车，额定功率 ，在平直公路上能达到的最大行驶速度为 ，若车从静止开始以加速度 做匀加速直线运动，且经 达到最大速度，试求： (1) 汽车做匀加速直线运动的最长时间； (2) 汽车在 和 时的瞬时功率； (3) 当汽车速度为 时汽车的加速度； (4) 汽车启动 内通过的总路程。 参