2025届高考物理一轮复习专项练：机车启动问题

机车启动问题课时练习 一、单选题（本大题共8小题） 1．质量为的汽车在水平路面上匀速行驶，速度为，受到的阻力大小为。此时，汽车发动机输出的实际功率是（　　） A． B． C． D． 2．质量为2 t的汽车，发动机的额定功率为30 kW，在水平路面上能以15 m/s的最大速度匀速行驶，则汽车在该水平路面行驶时所受的阻力为（　　） A．2×103 N B．3×103 N C．5×103 N D．6×103 N 3．汽车的发动机的额定输出功率为P1,它在水平路面上行驶时受到的摩擦阻力大小恒定．汽车在水平路面上由静止开始运动,直到车速达到最大速度vm,汽车发动机的输出功率P随时间变化的图象如图所示．若在0~t1时间内,汽车发动机的牵引力是恒定的,则汽车受到的合力F合随时间变化的图象可能是（ ） A． B． C． D． 4．汽车发动机的额定功率是60 kW,汽车的质量为2×103 kg,在平直路面上行驶,受到的阻力是车重的0.2倍.若汽车从静止出发,以1m/s2的加速度做匀加速运动,则出发12s时,汽车发动机的实际功率P；汽车能达到的最大速度分别为(g取10 m/s2) ( ) A．P=60 Kw, =12m/s B．P=48 kW, =15m/s C．P=60 kW, =15m/s D．P=72 kW, =12m/s 5．列车提速的一个关键技术问题是提高机车发动机的功率．已知匀速运动时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f＝kv2．设提速前匀速运动速度为180km/h，提速后匀速运动速度为240km/h，则提速前与提速后机车发动机的功率之比为(　　) A． B． C． D． 6．质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的车速为时．汽车的瞬时加速度的大小为（　　） A． B． C． D． 7．汽车在平直公路上以速度匀速行驶，发动机功率为P，牵引力为，时刻进入另一平直路面，阻力变为原来的两倍且恒定，若保持功率P继续行驶，到时刻，汽车又恢复了匀速直线运动，能正确表示这一过程中汽车速度ν和牵引力F随时间t变化的图像是（    ） A． B． C． D． 8．[湖南2021·3]“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 二、多选题（本大题共3小题） 9．疫情期间，物流企业为人民群众提供了有力的服务保障和大量的紧急救援物资。一辆运送救援物资的汽车从平直的公路上某处由静止开始匀加速向前行驶，当速度达到时汽车发动机恰好达到额定功率，并以都额定功率继续运动直至最大速度（未知），汽车行驰驶过程中所受的阻力与其速率成正比（，k为常量），已知汽车和救援物资的总质量为m，发动机的额定功率为P，则下列说法正确的是（　　） A．汽车匀加速阶段的牵引力不变 B．汽车匀加速阶段的加速度为 C．汽车的最大速度 D．若将汽车发动机的功率变为2P，其最大速度变为 10．新一代标准高速动车组“复兴号”是中国自主研发、具有完全知识产权的新一代高速列车，它集成了大量现代高新技术，牵引、制动、网络、转向架、轮轴等关键技术实现重要突破，是中国科技创新的又一重大成果。一列质量为m的复兴号动车，初速度为，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力f保持不变动车在时间t内（　　） A．做匀加速直线运动 B．加速度逐渐增大 C．牵引力的功率 D．合力做功 11．复兴号动车在世界上首次实现速度350km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。一列质量为m的动车，初速度为，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内（ ） A．做匀加速直线运动 B．加速度逐渐减小 C．牵引力的功率 D．牵引力做功 三、解答题（本大题共3小题） 12．汽车发动机的额定功率为，汽车的质量为，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的(取)，试求： （1）若汽车保持额定功率不变从静止启动，汽车所能达到的最大速度是多大？当汽车的加速度为时速度是多大？ （2）若汽车从静止开始，保持以的加速度做匀加速直线运动，这一过程能维持多长的时间？ 13．某型号汽车发动机的额定功率为60kW，在水平路面上行驶时受到的阻力为1800N，求发动机在额定功率下汽车匀速行驶的速度，在同样的阻力下，如果行驶速度只有54km/h，发动机的实际功率是多少？ 14．在水平路面上运动的汽车的额定功率为100kW，质量为10t，设阻力恒定，且为汽车重力的0.1倍,求: （1）汽车在运动过程中所能达到的最大速度 （2）若汽车以0.5 m/s2的加速度由静止开始做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间? （3）若汽车以额定功率不变由静止起动后,当汽车的加速度为2 m/s2时,速度是多大? 参考答案 1．【答案】C 【详解】汽车匀速行驶，则牵引力与阻力平衡，汽车发动机的功率，选C。 2．【答案】A 【详解】 根据 Pm=Fv=fvm 可知最大速度为 3．【答案】D 【详解】 0~t1时间内牵引力是恒定的，故合力也是恒定的,输出功率一直增大，当达到额定功率后，即t>t1时，功率保持不变，速度继续增大，牵引力开始减小，一直到等于摩擦力，故合力也一直减小直到等于零故选项D正确，ABC错误，故选D. 点睛：解决本题的关键会通过受力判断物体的运动，知道加速度随着合力的变化而变化，当加速度方向与速度同向时，速度增大，反向时，速度减小． 4．【答案】C 【详解】 汽车能达到的最大速度；汽车的牵引力：，则达到额定公率时的速度：，则所需时间：，则12s时汽车以额定功率行驶，即实际功率P=60 kW． 5．【答案】C 【详解】 匀速运动时，列车所受阻力与速度的平方成正比，即f＝kv2．匀速运动时，机车牵引力；机车发动机功率．提速前匀速运动速度为180km/h，提速后匀速运动速度为240km/h，则提速前与提速后机车发动机的功率之比．故C项正确，ABD三项错误． 6．【答案】C 【详解】 当汽车达到最大速度时做匀速运动，牵引力F与摩擦力f相等，有 ，P=Fv 所以 当速度达到时，有 则 所以 故选C。 7．【答案】A 【详解】CD．根据功率表达式 P＝Fv 开始的时候 P＝F0v0 此时阻力等于牵引力 f＝F0 若阻力变为原来的2倍，则汽车做减速运动，功率不变，根据 P=Fv 可知，牵引力会增加，根据 则加速度减小，当加速度再次为零时，牵引力变为原来的2倍，即 F′＝2F0 CD错误； AB．此时速度变为，即该过程是加速度减小的减速运动，故A正确，B错误。 故选A。 8．【答案】C 【详解】若动车组匀加速启动，加速度 恒定，设牵引力为 ，对动车组受力分析可得 ,且 ，则 ，故牵引力 随时间均匀增加，故A错误；若四节动力车厢输出功率都为额定值，即 ，又 ，联立可得 ，可以看出随着 的增加，加速度 是减小的，故B错误；动车组最后匀速行驶时牵引力 ，若四节动力车厢输出的总功率为 ,匀速行驶时有 ，联立可得 ，同理可得当四节动力车厢输出的总功率为 时,动车组最后匀速行驶时牵引力 ，又 ，联立可得 ，联立可得 ，故C正确；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 ，则这一过程由动能定理可得 ,解得克服阻力做的功 ，故D错误. 【易错分析】A项，易认为动车匀加速启动时，合外力恒定，故牵引力恒定不变，错选 项，易漏掉是4节动力车厢，而且将克服阻力做的功代成正值得到 ，解得 ，错选D. 9．【答案】BC 【详解】A．汽车匀加速阶段，根据牛顿第二定律可得，可知牵引力随速度增大而增大，A错误； B．当速度达到时汽车发动机恰好达到额定功率，此时有，，则汽车匀加速阶段的加速度为，B正确； C．当牵引力等于阻力时，速度达到最大，则有，解得汽车的最大速度为，C正确； D．若将汽车发动机的功率变为，设最大速度变为，则有，解得汽车的最大速度变为，D错误。选BC。 10．【答案】CD 【详解】AB．动车的功率恒定，根据，可知动车的牵引力减小，根据牛顿第二定律得，可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，AB错误； C．当加速度为0时，牵引力等于阻力，则牵引力功率为，C正确； D．根据动能定理得合力做的功为，D正确。选CD。 11．【答案】BC 【详解】 AB．动车的功率恒定，根据可知动车的牵引力减小，根据牛顿第二定律得 可知动车的加速度减小，所以动车做加速度减小的加速运动，A错误，B正确； C．当加速度为0时，牵引力等于阻力，则额定功率为 C正确； D．动车功率恒定，在时间内，牵引力做功为 根据动能定理得 D错误。 故选BC。 12．【答案】（1） （2） 【详解】 （1）当时速度最大，，解得． 加速度为时，由牛顿第二定律 此时汽车速度 解得． （2）由牛顿第二定律 汽车匀加速过程所能达到的最大速度 则． 13．【答案】, 【详解】 由题意知，当汽车匀速行驶时，牵引力F=f=1800N，所以汽车以额定功率行驶时的速度 当汽车以速度v′=54km/h=15m/s时汽车的实际功率 14．【答案】(1)10m/s (2)13.3s (3) 【详解】 （1）当汽车速度最大时，阻力和牵引力相等，有， 得； （2）汽车由静止开始做匀加速起动的过程中a不变，当v增大时，P增大．当时，此过程结束，有 根据可得匀加速直线运动过程的末速度为： 根据可知维持的时间为； （3）以恒定功率启动，当时， 根据牛顿第二定律可得， 根据可得． 第 page number 页，共 number of pages 页 第 page number 页，共 number of pages 页 学科网（北京）股份有限公司 $$