第8章 专题探究9 机车运行问题-【学霸黑白题】2025-2026学年高中物理必修第二册（人教版）

专题探究九机车运行问题 黑题专题强化 限时：40min 题型1以恒定功率运行 1.(2024·湖南长沙期末)我国新能源汽车领先 小为 m 全球，一辆新能源汽车在平直公路上行驶，汽 B.电动车的功率为2Fo。 车的质量为m=2.0×103kg,发动机的额定功 C.电动车在BC段的加速度大小不变 率为P。=200kW,设汽车在行驶过程中受到 的阻力大小恒为f=4.0×103N.如果汽车从静 D.电动车受到的阻力大小为。 止开始以额定功率启动，则 ( ) 3.(2023·山西朔州期末)某新能源汽车在进行 A.汽车从静止开始做匀加速直线运动，然后 试车，下列四幅图像中，)表示汽车速率，F表 做加速度减小的加速运动 示汽车牵引力，f表示汽车所受阻力，t表示汽 B.汽车在行驶过程中所能达到的最大速度 车运动时间.则下列选项中能表示汽车以恒定 vm=50 m/s 的功率启动的是 C.若汽车以不同的恒定功率启动，汽车所能 达到的最大速度相同 D.若汽车到达最大速度的时间为t,则这段时 B 同内的位移=之 4.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 2.(2024·安徽宣城期末)某科研小组通过速度 掉落前后车速随时间的变化图像最符合实际 传感器和计算机得到了一段时间内某款电动 的是 车的瞬时速度()以及对应的牵引力的倒数 (分)的多组数据，作出。图像如图所示，该 电动车最终以大小为2。的速度做匀速直线 题型2先以恒定加速度后以恒定功率运行 运动.电动车的质量为m,运动过程中受到的 5.在平直的公路上，一辆汽车在牵引力作用下从 阻力恒定.下列说法正确的是 静止开始做匀加速直线运动，当速度达到某一 值时汽车做匀速直线运动.若汽车所受阻力与 v/m·s) 速度成正比，则汽车功率P随时间t变化的关 系可能是 方卡N A.当电动车的速度大小为。时，其加速度大 第八章黑白题073 6.一辆汽车在水平路面上由静止启动， 在前5s内做匀加速直线运动，5s末 】 达到额定功率，之后保持额定功率运动，其v- 图像如图所示.已知汽车的质量m=2×103kg,汽 车受到的阻力为车重的。，重力加速度大小g取 10m/s2,下列说法正确的是 A.汽车的最大速度为15m/s B.汽车的额定功率为120kW 9.我国高速铁路使用的和谐号动车 C.汽车的速度大小为16m/s时，加速度大小 组是由动车和拖车编组而成，提供 开解 为2.5m/s2 动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖 D.在前5s内汽车牵引力做的功为2×10J 车某列动车组由8节车厢组成，其中车头第1 ↑w/(m.s-) +a/m·s-2) 节、车中第5节为动车，其余为拖车，假设每节 10 动车和拖车的质量均为m=2×104kg,每节动 车提供的最大功率P=600kW,g取10m/s2. h (1)假设行驶过程中每节车厢所受阻力f大小 (第6题) (第7题) 均为车厢重力的0.01倍，若该动车组从静 7.某起重机某次从t=0时刻由静止开始提升质 止以加速度a=0.5m/s加速行驶 量为m的物体，其a-t图像如图所示，t1~t2内 a.求此过程中，第5节和第6节车厢间作 起重机的功率为额定功率，不计物体受到的 用力大小； 空气阻力，重力加速度为g,下列说法正确的是 b.以此加速度行驶时所能持续的时间， ( (2)若行驶过程中动车组所受阻力与速度成 A.物体匀加速阶段的位移为a号 正比，两节动车带6节拖车的动车组所能 B.该起重机的额定功率为ma1 达到的最大速度为v·为提高动车组速度， C.t2时刻物体正在减速上升 现将动车组改为4节动车带4节拖车，则 D.0~t1和t1~t2时间内牵引力做的功之比 动车组所能达到的最大速度为v2,求y,与 h 为2(，t） v2的比值 题型3改变功率运行 8.（2022·内蒙古包头二模)某汽车以恒定功率 匀速行驶，看到前方红灯，司机将汽车功率减 半，并保持该功率行驶，看到红灯转为绿灯， 逐渐增加功率，使汽车做匀加速运动直到恢 复原来功率，以后保持该功率行驶.设汽车所 受阻力大小不变，则在该过程中，汽车的速度 随时间变化图像可能是 必修第二册：RJ黑白题074专题探究九机车运行问题 黑题专题强化 1.B 3 2.A解析：B.电动车的功率等于图像的斜率，P= 2%-% 31 2F。Fo Foo,故B错误；C.根据牛顿第二定律F-f=ma,P=Fv,解得 )f=m,电动车在BC段的加速度随着速度的增大而减 P 小，故C错误；D.根据最大速度公式v。= ，根据题意。 P=,解得/广号孔放D错误；L根据f=7m, 3 P=广子=%高得0会放A正商故法A 3m' 3.C解析：AB.A、B选项两图中，开始一段时间，机车的速度 随时间均匀增大，加速度是定值，机车是以恒定的加速度启 动，功率不恒定，故AB项不符合题意：C.若机车以恒定的功 率启动，则其速度增加，牵引力减小，当牵引力逐渐减小到与 阻力等大时，机车以最大的速度做匀速运动，故C项符合题 意；D.若机车以恒定的功率启动，则有P=Fm,可得F=P1, , 则有Fc},即F-图像是过原点的一条倾斜直线，故 D项不符合题意故选C 4.A 5.A解析：汽车在匀加速阶段，根据牛顿第二定律F-f=ma, 汽车的速度v=at,受到的阻力f=m,则加速阶段的功率P= Fv=ka2t2+mat,所以加速阶段的P-t图线是开口向上的抛 物线；速度达到某一值时汽车做匀速直线运动，牵引力突然 减小，使牵引力等于阻力，速度不变，由P=Fv知，功率突然 减小，然后不变，故A项正确，BCD三项错误 6.D解析：D.汽车在前5s内做匀加速运动，根据加速度的定 义可得加速度为a是9m:2m:,由牛顿第二定# 得F-f=ma,解得汽车在前5s内的牵引力为F=f+ma= 5×2x10×10N+2x103×2N=8×103N,在前5s内汽车运动 的位移x=9×5m=25m,在前5s内汽车牵引力做的功为 W=Fx=8×103×25J=2×10J,故D正确；B.汽车在5s末功 率达到额定功率为P=Fm=8×103×10W=8×10W,故B错 误：A.当汽车速度最大时，牵引力与阻力大小相等，则汽车的 最大室度为片号 ，8x10m/s=20m/s, 5x2x10x10 故A错误；C.汽车的速度大小为16m/s时，汽车的牵引力为 F,=P-8x10N=5×10N,加速度为a=月 f 1 16 m 5x10 5×2x103×10 一m/s2=0.5m/s2,故C错误.故选D. 2×103 参考答案与解析 7.D解析：A由图可知，0~t1时间内，加速度a恒定，物体做 匀加速直线运动，匀加速阶段的位移为x,=2片，A错误； B.t=t1时，据牛顿第二定律可得F,-mg=mao,由功率与速度 关系可得P=F1v,=F,·ao1,联立解得该起重机的额定功 率为P籁=(mg+mao)aot1,B错误；C.由图像及P=F, F-mg=ma可知，物体先匀加速上升，当功率等于额定功率 时，做加速度减小的加速运动，当加速度减小为零时，速度达 到最大，以后做匀速直线运动，由图可知，t2时刻物体的加速 度不为零，正在加速上升，C错误；D.0~t1时间内牵引力做功 为黑=f=(g+m,)x分a,时间内牵引力做功 为W2=P额(t2-t1)=(mg+mao)ao(t2-t1),联立可得0~t1和 4时间内牵引力做的功之比为”-与 所2(44)D正确故 选D. 8.C解析：0~t1阶段，设汽车以速度。做匀速运动，牵引力与 Po 阻力∫平衡，此时功率恒为P。,则有= 4阶段，5时 刻使汽车功率减半瞬间，汽车的速度。不变，根据P=Fm,可 知牵引力突然减小为原来的一半，则汽车开始做减速运动， 功率保持为2P,不变，根据P=,可知随着速度的诚小，牵 引力又逐渐增大，可知汽车做加速度减小的减速运动.2~3 阶段，当2时刻牵引力又增大到等于阻力，汽车开始做匀速 2B1 运动，此时汽车的速度为v'= f=2ot~t4阶段，看到红 灯转为绿灯，逐渐增加功率，使汽车做匀加速运动直到恢复 原来功率P。,这段时间内汽车先做匀加速直线运动，当牵引 力功率刚恢复原来功率瞬间，牵引力仍大于阻力，汽车继续 加速，但以后保持功率P。行驶，根据P=F,可知随着速度的 增加，牵引力减小，汽车做加速度减小的加速运动，当牵引力 减小到与阻力平衡时，汽车开始匀速运动，速度大小为= -n故C正确，ABD错误 f (1)a.3.6x10Nb.25s(2)2 解析：(1)a.以第6、7、8节车厢为整体进行分析，总质量为 3m,整体所受拉力为F,根据牛顿第二定律有F-3f=3ma,f= 0.01mg,代入数据解得F=3.6×10N.b.设每节动车提供的牵 引力为F,动车匀加速行驶能达到的最大速度为v,对整个 动车组进行分析，根据牛顿第二定律，有2F-8f=8ma, 2P=2n,则2P -8f=8ma,代入数据解得vmm=12.5m/s,持 续时间t=”=25.(2)动车组以最大速度行驶时有F秦= f阻=，其中k为比例系数依据公式P=F牵v,有2P=,·1, 4P=,·2,解得4=2 22 第2节重力势能 白题基础过关 1.D2.B3.B4.B5.C6.B7.C8.B 黑白题29