课时测评22 机车的两种启动模型-【金版新学案】2025-2026学年高中物理必修第二册同步课堂高效讲义配套练习（粤教版）

课时测评22　机车的两种启动模型 (时间：30分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (选择题1－9题，每题5分，共45分) 1.(2024·清远市高一统考期末)修建高层建筑常用的塔式起重机如图所示。起重机将质量为500 kg的重物沿竖直方向吊起，一段时间后，重物以2 m/s的速度向上做匀速直线运动。取重力加速度大小g＝10 m/s2，不计额外功，重物做匀速运动时，起重机的输出功率为(　　) A．2.5 kW　 B．25 kW　 C．1 kW　 D．10 kW 答案：D 解析：重物做匀速运动时，牵引力等于重力，则有P＝Fv＝mgv＝500×10×2 W＝10 000 W＝10 kW，故选D。 2．一辆质量为m的汽车在水平路面上以速度v匀速行驶，此时发动机功率为P，汽车运动中所受阻力恒定不变。当汽车功率突然变为P的瞬间，此时加速度大小为(　　) A．0 B． C． D． 答案：B 解析：汽车匀速行驶时，有F＝f ，P＝Fv，汽车功率突然变为P的瞬间，牵引力发生变化，速度不变，则有P＝F′v，此时由牛顿第二定律有f－F′＝ma，由上面几式解得a＝。故选B。 3.(2024·茂名市第一中学高一校考期中)太阳能动力汽车，是以柔性高效的薄膜太阳能电池组件为核心、靠太阳能来驱动的汽车。相比传统热机驱动的汽车，太阳能汽车是真正的零排放。某款太阳能概念车质量为m，在一段平直公路上由静止匀加速启动，加速度大小为a，经时间t达到额定功率。若汽车运动过程中阻力恒为f，则该汽车的额定功率为(　　) A．at B．ma2t C．a D．fat 答案：A 解析：根据牛顿第二定律得F－f＝ma，则汽车匀加速运动阶段的牵引力大小为F＝ma＋f，达到额定功率时的汽车的速率大小为v＝at，所以汽车额定功率的大小为P＝Fv＝at。故选A。 4.(2024·广州市第二中学高一联考期末)人们生活中出现越来越多的环保电动自行车，这种轻便的交通工具受到许多上班族的喜爱。下表是一辆电动车铭牌上的参数。若质量为70 kg的人骑此电动自行车沿平直公路行驶的v-t图像如图所示，所受阻力大小恒为车重(包括载重)的0.02倍，取重力加速度g＝10 m/s2，下列说法正确的是(　　) 规格 后轮驱动直流 永磁体电动机 车型 ***电动自行车 额定输出功率 400 W 整车质量 30 kg 最大载重 120 kg A．匀速阶段牵引力大小为25 N B．匀速阶段电动机的输出功率为400 W C．匀加速阶段牵引力大小为50 N D．匀加速阶段电动机的输出功率随时间均匀增大 答案：D 解析：电动车匀速运动时，牵引力等于阻力，则F＝f＝0.02·g＝0.02×(70＋30)×10 N＝20 N，A错误；匀速阶段电动机的输出功率为P出＝Fv＝20×5 W＝100 W，B错误；由题图可得，电动车的加速度大小为a＝ m/s2＝0.5 m/s2，根据F－0.02g＝a，可得匀加速阶段牵引力大小为F＝70 N，C错误；匀加速阶段牵引力不变，根据P＝Fv＝Fat可知，电动机的输出功率随时间均匀增大，D正确。故选D。 5.(多选)(2024·茂名市高一期末)一辆机车在水平路面上从静止开始启动做直线运动，其加速度随时间变化的图像如图所示。已知机车的质量M＝6×105 kg，机车前进过程中所受阻力大小恒定，t＝40 s时机车达到额定功率P＝9×103 kW，之后保持该功率不变，下列说法正确的是(　　) A．机车所受到的阻力大小为1.5×105 N B．0～40 s内牵引力做功为1.8×108 J C．机车的最大速度为80 m/s D．机车从开始运动到达到最大速度所需要的时间可能为200 s 答案：AB 解析：由题图可知，t＝40 s时，机车恰好达到额定功率，此时速度为v＝at＝0.5×40 m/s＝20 m/s，根据公式P＝Fv，F－f＝Ma，可得机车所受到的阻力大小为f＝1.5×105 N，故A正确；0～40 s内机车所受到的牵引力为F＝＝4.5×105 N，机车运动的位移大小为s＝at2＝400 m，所以牵引力做的功为W＝Fs＝1.8×108 J，故B正确；当牵引力和阻力相等时，机车的速度最大，此时P＝fvm，可得机车的最大速度为vm＝60 m/s，故C错误；设机车从开始运动到达到最大速度的时间为t′，由题图可知，一定存在>Δv，Δv＝vm－v＝(60－20) m/s＝40 m/s，代入数据可得t′>200 s，故D错误。故选AB。 6.电动自行车在平直路面上匀速行驶，某一时刻从车上掉落一货物，车行驶的功率不变，货物掉落前后车速随时间的变化图像较符合实际的是(　　) 答案：A 解析：电动自行车的功率P＝Fv，匀速行驶时，牵引力等于阻力，即F＝f，加速度a＝0。货物掉落后瞬间速度未变，车整体质量减小，阻力减小为f′，牵引力大于阻力，具有向前的加速度，车开始加速，由于功率不变，由P＝Fv知牵引力逐渐减小，由F－f′＝ma知加速度减小，当牵引力趋近于f′时，加速度趋近于0，电动自行车达到最大速度v′＝，以后继续做匀速运动。故选A。 7.(多选)(2024·惠州市高一校考期中)汽车沿平直的公路以恒定功率P从静止开始启动，如图为牵引力F与速度v的关系，加速过程在图中的N点结束，所用的时间t＝8 s，经历的路程s＝50 m，8 s后汽车做匀速运动。若汽车所受阻力始终不变，则(　　) A．汽车匀速运动时的牵引力大小为2×104 N B．汽车所受阻力的大小为4×104 N C．汽车恒定功率为8×104 W D．0～8 s内克服阻力做功为106 J 答案：AD 解析：加速过程在N点结束，即此后汽车沿平直路面做匀速运动，由平衡条件和题图可得F＝f时汽车做匀速运动，此时牵引力大小为F＝2×104 N，即汽车所受到的阻力大小f＝2×104 N，故A正确，B错误；由题图得汽车的恒定功率P＝Fv＝2×104×8 W＝1.6×105 W，故C错误；0～8 s内汽车克服阻力做功为W＝fs＝2×104×50 J＝106 J，故D正确。 8.(多选)(2024·阳江市高一统考期末)如图为轿车中的手动变速杆，若保持发动机输出功率不变，将变速杆推至不同挡位，可获得不同的运行速度，从“1”到“6”挡速度增大，R是倒车挡，某型号轿车发动机的额定功率为60 kW，在水平路面上行驶的最大速度可达180 km/h，假设该轿车在水平路面上行驶时所受阻力恒定，则该轿车(　　) A．以最大牵引力爬坡，变速杆应推至“1”挡 B．该车在水平路面上行驶时所受阻力大小为900 N C．以额定功率在水平路面上以最大速度行驶时，其牵引力为1 200 N D．改变输出功率，以54 km/h的速度在同一水平路面上匀速行驶时，发动机的输出功率为60 kW 答案：AC 解析：180 km/h＝50 m/s，54 km/h＝15 m/s。根据P＝Fv可知以最大牵引力爬坡，变速杆应推至“1”挡，故A正确；以额定功率在水平路面上以最大速度行驶时，其牵引力为F＝＝ N＝1 200 N，故C正确；最大速度行驶时，牵引力大小等于阻力大小，可知阻力为f＝1 200 N，因此以54 km/h的速度在同一水平路面上匀速行驶时，发动机的输出功率为P＝Fv＝1 200×15 W＝18 000 W＝18 kW，故B、D错误。故选AC。 9.(2024·佛山市校考期中)如图甲所示，一个倾角为θ的斜面固定在地面上，一辆质量为m的汽车由静止以额定功率P驶上斜面，汽车行驶的最大速度为v1；如图乙所示，若汽车从斜面顶端由静止以额定功率P向下运动，汽车行驶的最大速度为v2。已知汽车行驶过程中受到的阻力大小恒定不变，重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．汽车均做匀加速直线运动 B．最大行驶速度v1大于v2 C．阻力大小为·mg sin θ D．额定功率大小为·2mg sin θ 答案：D 解析：汽车以额定功率行驶，做加速度减小的加速运动，当加速度减为零时，速度达到最大，因此汽车均做变加速直线运动，A错误；设汽车行驶过程中受到的阻力为f，当汽车达到最大速度时，加速度为零，对题图甲有，牵引力F1＝mg sin θ＋f，额定功率P＝F1v1，对题图乙有，牵引力F2＝f－mg sin θ，额定功率P＝F2v2，联立可得f＝·mg sin θ，P＝·2mg sin θ，F1>F2，v1<v2，D正确，B、C错误。 10.(15分)2024年6月15日零时起，全国铁路实行新的列车运行图。假设一匀加速出站的动车，经t1＝150 s，速度达到v1＝108 km/h，功率恰好达到额定值，此后动车保持该功率行驶。相关资料显示，该列动车质量m为180吨，运行过程中所受阻力f恒为车重的0.06倍。设铁轨为水平直线，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)匀加速运动过程中牵引力F的大小； (2)该列动车运行的最大速度vm。 答案：(1)1.44×105 N　(2)40 m/s 解析：(1)设列车匀加速运动的加速度为a，由匀变速直线运动规律有v1＝at1 由牛顿第二定律得F－f＝ma 由题意知f＝0.06mg 联立以上各式并代入数据解得F＝1.44×105 N。 (2)列车匀速运动时速度最大，设此时列车的牵引力为F0，由平衡条件知F0＝f 设列车以恒定功率运行时功率为P，则有P＝Fv1，P＝fvm 解得vm＝40 m/s。 学生用书第96页 学科网（北京）股份有限公司 $