2027届高考物理一轮复习-专题7.2 汽车的两种启动方式

专题7.2 汽车的两种启动方式 1. (多选)质量为M的汽车在平直的公路上行驶，发动机的输出功率P和汽车所受的阻力f都恒定不变，在时间t内，汽车的速度由v0增加到最大速度vm，汽车前进的距离为s，则在这段时间内发动机所做的功可用下列哪个式子计算( ) A.W=fs B.W=(v0+vm)ft C.W=fvmt D.W=Mvm2－Mv02+fs 2. (多选)汽车在平直的公路上行驶，某一段时间内汽车的功率随时间的变化如图所示，设汽车运动过程中受到的阻力不变，则在这一段时间内汽车的运动情况可能是( ) A.匀速直线运动 B.匀加速直线运动 C.加速度增加的加速直线运动 D.加速度减小的加速直线运动 3. 一汽车在平直公路上行驶.从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化如图所示.假定汽车所受阻力的大小f恒定不变.下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中，可能正确的是( ) 4. (多选)发动机额定功率为P0的汽车在水平路面上从静止开始先匀加速启动，最后达到最大速度并做匀速直线运动，已知汽车所受路面阻力恒为Ff，汽车刚开始启动时的牵引力和加速度分别为F0和a0，如图所示描绘的是汽车在这一过程中速度随时间以及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象，其中正确的是( ) 5. (多选)一辆轿车在平直公路上运行，启动阶段轿车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过时间t0，其速度由零增大到最大值vm.若轿车所受的阻力f为恒力，关于轿车的速度v、牵引力F、功率P随时间t变化的情况，下列正确的是( ) 6. (多选)质量为m的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度图象如图所示.从t1时刻起汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为Ff，则( ) A.0～t1时间内，汽车的牵引力等于m B.t1～t2时间内，汽车的功率等于v1 C.汽车运动的最大速度v2＝v1 D.t1～t2时间内，汽车的平均速度小于 7. 图示为某汽车启动时发动机功率P随时间t变化的图象，图中P0为发动机的额定功率，若已知汽车在t2时刻之前已达到最大速度vm，据此可知( ) A.t1～t2时间内汽车做匀速运动 B.0～t1时间内发动机做的功为P0t1 C.0～t2时间内发动机做的功为P0(t2－) D. 汽车匀速运动时受的阻力小于 8. 一电动机通过一轻绳竖直向上拉一个物块，物块从静止开始运动，绳子拉力的功率按如图所示规律变化，已知物块的质量为m，重力加速度为g， 0~t0时间内物块做匀加速直线运动， t0时刻后功率保持不变，t1时刻物块达到最大速度，则下列说法正确的是( ) A.物块始终做匀加速直线运动 B.0~t0时间内物块的加速度为 C.t0时刻物块的速度大小为 D.0~t0时间内物块上升的高度为(t1－)－ 9. (多选)如图所示为汽车的加速度和车速倒数的关系图象.若汽车质量为2×103kg，它由静止开始沿平直公路行驶，且行驶中阻力恒定，最大车速为30m/s，则( ) A.汽车所受阻力为2×103 N B.汽车在车速为15m/s时，功率为6×104 W C.汽车匀加速的加速度为3m/s2 D.汽车匀加速所需时间为5 s 10. 为减少二氧化碳排放，我市已推出新型节能环保电动车.在检测某款电动车性能的实验中，质量为8×102kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出如图所示的F－图象(图中AB、BO均为直线)，假设电动车行驶中所受阻力恒为车重的，重力加速度取g＝10m/s2.则( ) A.该车启动后，先做匀加速运动，然后做匀速运动 B.该车启动后，先做匀加速运动，然后做加速度减小的加速运动，接着做匀速运动 C.该车做匀加速运动的时间是1.2 s D.该车加速度为0.25m/s2时，动能是2×104 J 11. (多选)如图甲所示，某同学在粗糙的水平面上用通过水平轻绳拉一初速度为零，质量为m的小车，运用传感器(未在图中画出)测得此过程中不同时刻小车的速度v与对轻绳的拉力F，并描绘出v－图象.假设某次实验所得的图象如图乙所示，其中线段AB与v轴平行，它反映了小车在第一个时间段内v和的关系；线段BC的延长线过原点，它反映了小车在第二个时间段内v和的关系；第三个时间段内拉力F和速度v均为C点所对应的大小保持不变，因此图象上没有反映.取重力加速度g=10m/s2，绳重及一切摩擦力和阻力均忽略不计.下列说法中正确的是( ) A.t1时间内，小车受到的牵引力等于m B.t2时间内，牵引力的功率等于(m+F2)v1 C.小车运动的最大速度v2=(+1)v1 D.滑动摩擦力大小为F1 12. 质量为5 t的汽车，在平直公路上以60 kW的恒定功率从静止开始启动，达到24m/s的最大速度后，立即关闭发动机，汽车从启动到最后停下通过的总位移为1200 m.运动过程中汽车所受的阻力不变.求汽车运动的时间. 13. 一列火车总质量m=500t，发动机的额定功率P＝6×105W，在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重的0.01倍，g=10m/s2.求 (1)求列车在水平轨道上行驶的最大速度； 14. 在检测某种汽车性能的实验中，质量为3×10kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为40m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻该汽车的牵引力F与对应速度v，并描绘出如图所示的v－图象(图线ABC为汽车由静止到达到最大速度的全过程，AB、BO均为直线).假设该汽车行驶中所受的阻力恒定，根据图线ABC： (1)求该汽车的额定功率. (2)该汽车由静止开始运动，经过35s达到最大速度40m/s，求其在BC段的位移. 参考答案 1. 答案：CD 解析：牵引力所做的功W=Fs，而本题中汽车做加速运动，牵引力并不等于摩擦力，故功不能等于fs，故A错误；因汽车的功率恒定，故W=pt， p=fvm故W=fvmt故C正确，而B错误的原因是因为速度等于v0时功率不等于fv0故不能用两时刻的功率平均值来求功，故B错误，C正确；由动能定理可求得功，而动能的变化量等于合外力的功，故D正确. 2. 答案：AD 解析：由图线可知，运动过程中，发动机输出功率一定，若牵引力＝阻力，则汽车做匀速直线运动；若牵引力>阻力，则速度增大，牵引力减小，汽车做加速度减小的加速直线运动.故选项A、D正确. 3. 答案：A 解析：在v－t图象中，图线的斜率代表汽车运动时的加速度，由牛顿第二定律可得：在0～t1时间内，－f＝ma，①当速度v不变时，加速度a为零，在v－t图象中为一条水平线；②当速度v变大时，加速度a变小，在v－t图象中为一条斜率逐渐减小的曲线，选项B、D错误；同理，在t1～t2时间内，－f＝ma，图象变化情况与0～t1时间内情况相似，由于汽车在运动过程中速度不会发生突变，故选项C错误，选项A正确. 4. 答案：AC 解析：汽车由静止开始匀加速启动时，a一定，根据v＝at知v增大，由F＝ma＋Ff知F一定，根据P＝Fv知v均匀增大，功率P也均匀增大，达到P额后，功率保持不变，v继续增大，所以F＝减小，a＝减小，当F＝Ff时，a＝0，vm＝，此后汽车做匀速运动，故A、C正确． 5. 答案：BCD 解析：因为汽车受到的牵引力不变，加速度不变，所以汽车在开始的阶段做匀加速运动，当实际功率达到额定功率时，功率不能增加了，要想增加速度，就必须减小牵引力，当牵引力减小到等于阻力时，加速度等于零，速度达到最大值vm=.则轿车先做匀加速直线运动，再做变加速直线运动，牵引力等于阻力时，做匀速直线运动.故A错误，B正确.轿车做匀加速直线运动时，牵引力不变，然后牵引力逐渐减小，当牵引力等于阻力时，做匀速直线运动.所以C选项是正确的.根据P=Fv，因为开始速度均匀增大，则功率均匀增大，当达到额定功率后，保持不变.所以D选项是正确的. 6. 答案：BC 解析：0～t1时间内，汽车的加速度a＝，由牛顿第二定律得：F－Ff＝ma，所以汽车的牵引力F＝Ff＋m，A错.，t1时刻汽车达恒定功率P，所以P＝Fv1＝v1，B对.汽车运动的最大速度v2＝＝v1，C对.由图象知t1～t2时间内，汽车的平均速度大于，D错，正确案答BC. 7. 答案：C 解析：在0～t1时间内功率随时间均匀增大，知汽车做匀加速直线运动，加速度恒定，由F－f=ma可知，牵引力恒定，合力也恒定；在t1时刻达到额定功率，随后在t1～t2时间内，汽车速度继续增大，由P=Fv可知，牵引力减小，加速度减小，直到牵引力减小到与阻力相等时，f=F=，达到最大速度vm，接着做匀速运动.发动机所做的功等于图线与t轴所围的面积，0～t1时间内发动机做的功为，0～t2时间内发动机做的功为P0 (t2－).故C正确，A、B、D错误. 8. 答案：D 解析： 0−t0时间内物块做匀加速直线运动，t0时刻后功率保持不变，根据P=Fv知，v增大，F减小，物块做加速度减小的加速运动，当加速度减小到零，物体做匀速直线运动，故A错误.根据P0=Fv=Fat，F=mg+ma得，P=(mg+ma)at，可知图线的斜率k==m(g+a)a，可知a≠，故B错误.在t1时刻速度达到最大，F=mg，则速度v=，可知t0时刻物块的速度大小小于，故C错误.P−t图线围成的面积表示牵引力做功的大小，根据动能定理得，+P0(t1−t0)−mgh=mv2，解得h=(t1−)−.故D正确. 9. 答案：ABD 解析：设汽车所受阻力大小为Ff，由汽车的加速度和车速倒数的关系图象可知，汽车从静止开始先做匀加速运动，加速度a＝2m/s2，直到速度达到v1＝10m/s，则匀加速阶段所用时间为t＝＝5 s，此时汽车的牵引力功率达到最大，即Pm＝(Ff＋ma)v1；接下来做加速度逐渐减小的变加速运动，汽车的牵引力功率保持不变，当速度达到v2＝30m/s时，加速度为零，此时Pm＝Ffv2，则解得Ff＝2×103 N，Pm＝6×104 W，当汽车在车速为15m/s时汽车已经达到最大功率，功率为6×104 W，所以正确选项为A、B、D. 10. 答案：B 解析：由于横坐标为速度的倒数，所以电动车的启动过程为从A到B到C.AB段，牵引力不变，电动车做匀加速运动，加速度a＝＝2m/s2；BC段，由于图象为过原点的直线，所以Fv＝P额＝恒量，即以恒定功率启动，牵引力减小，加速度减小，电动车做加速度减小的加速运动，当F＝Ff＝400 N时，速度达到最大值15m/s，故选项A错误，B正确；由a＝可知t＝＝1.5 s，故选项C错误；该车加速度为0.25m/s2时，牵引力为F′＝ma′＋Ff＝8×102×0.25 N＋0.05×8×102×10 N＝600 N，此时的速度为v′＝m/s＝10m/s，动能为Ek＝mv′2＝4×104 J，故选项D错误. 11. 答案：BC 解析：由v−图象可得第一时间段内轻绳的拉力不变，Ff =F2，小车的加速度a1=，F1－Ff =m，F1 =m+F2，故A错误；在t2阶段=k=v1F1= v1( m+F2)，故B正确.v2=kF2= v1( (+1)，故C正确.滑动摩擦力大小为F2，故D错误. 12. 答案：98s 解析：在汽车运动的全过程中，有两个力对物体做了功，牵引力做的功为Pt，阻力做功为－Ff l， 由动能定理得：Pt－Ff l=0……① 当汽车达到最大速度时，牵引力和阻力大小相等，则有：P=Fvm=Ffvm，所以：Ff = ……② 联立①②两式可得，汽车加速运动的时间应为： t1===s=50s 关闭发动机后，汽车在阻力作用下做匀减速直线运动，由牛顿第二定律及匀变速直线运动公式可得：a== ……③ t2= ……④ 联立③④两式可求出汽车匀减速所用时间为：t2== s=48s 所以汽车在全程运动的时间为：t=t1+t2=50s+48s=98s 13. 答案：(1)12m/s； 解析：(1)列车以额定功率行驶，当牵引力等于阻力，即F＝Ff＝kmg时，列车的加速度为零，速度达到最大值vm，则vm＝＝＝＝12m/s. 14. 答案：(1)80kW；(2)75m. 解析：(1)当最大速度vmax=40m/s时，牵引力为Fmin=2000N，故恒定阻力  f=Fmin=2000N，额定功率  P=Fminvmax=80kW. (2)匀加速运动的末速度  v===10m/s 根据牛顿第二定律得：a===2m/s2 所以匀加速运动的时间t1==5s 所以BC段运动的时间为t=35−5=30s 在BC段根据动能定理得：Pt−fs=mv2− mv02 带入数据得：80000×30−2000s=12×3000×1600−12×3000×100 解得：s=75m 89 学科网（北京）股份有限公司 $