《(全國通用)2020版高考物理一輪復習 第五章 微專題37 功率與機車啟動加練半小時(含解析)》由會員分享,可在線閱讀,更多相關《(全國通用)2020版高考物理一輪復習 第五章 微專題37 功率與機車啟動加練半小時(含解析)(9頁珍藏版)》請在裝配圖網上搜索。
1、功率與機車啟動
[方法點撥] 分析機車啟動問題時,抓住兩個關鍵,一是汽車的運動狀態(tài),即根據牛頓第二定律找出牽引力與加速度的關系;二是抓住功率的定義式,即牽引力與速度的關系.綜合以上兩個關系,即可確定汽車的運動情況.
1.(多選)(2019·四川省岳池中學月考)一輛汽車在平直公路上運動,運動過程中先保持某一恒定加速度,后保持恒定的功率,其牽引力和速度的關系圖象如圖1所示.若已知汽車的質量m、牽引力F1和速度v1及該車所能達到的最大速度v3,運動過程中所受阻力恒定,則根據圖象所給的信息,下列說法中正確的是( )
圖1
A.汽車行駛中所受的阻力為
B.汽車勻加速運動的過程中加速度大小
2、為
C.速度為v2時的加速度大小為
D.若速度為v2時牽引力恰為,則有v2=2v1
2.一起重機的鋼繩由靜止開始勻加速提起質量為m的重物,當重物的速度為v1時,起重機的功率達到最大值P,以后起重機保持該功率不變,繼續(xù)提升重物,直到以最大速度v2勻速上升,重物上升的高度為h,則整個過程中,下列說法正確的是( )
A.鋼繩的最大拉力為
B.鋼繩的最大拉力為mg
C.重物勻加速的末速度為
D.重物勻加速運動的加速度為-g
3.(多選)發(fā)動機額定功率為80kW的汽車,質量為2×103kg,在水平路面上行駛時汽車所受摩擦阻力恒為4×103N,若汽車在平直公路上以額定功率啟動,則下列說法
3、中正確的是( )
A.汽車的加速度和速度都逐漸增大
B.汽車勻速行駛時,所受的牽引力為零
C.汽車的最大速度為20m/s
D.當汽車速度為5m/s時,其加速度為6m/s2
4.(多選)在水平路面上AB段光滑,BC段粗糙,兩段長度相同,如圖2所示.在A處靜止的小物體(可視為質點)在水平恒力F作用下,從A點開始運動,到C點恰好停下.下列判斷正確的是( )
圖2
A.水平恒力F在兩段路面上做功相等
B.整個過程水平恒力F做的功等于克服摩擦力做的功
C.水平恒力F在AB段的平均功率大于BC段的平均功率
D.水平恒力F在AB段中點位置瞬時功率大于在BC段中點位置瞬時功率
5
4、.起重機的鋼索將重物由地面吊到空中某個高度,其v-t圖象如圖3所示,則鋼索拉力的功率隨時間變化的圖象可能是圖中的( )
圖3
6.(2018·遼寧省丹東市一模)一汽車在平直公路上行駛.從某時刻開始計時,發(fā)動機的功率P隨時間t的變化如圖4所示.假定汽車所受阻力的大小Ff恒定不變.下列描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖象中,可能正確的是( )
圖4
7.(2018·廣東省東莞市模擬)汽車以恒定功率P、初速度v0沖上傾角一定的斜坡時,汽車受到的阻力恒定不變,則汽車上坡過程的v-t圖象不可能是下圖中的( )
8.(多選)(2018·河南省商丘市統(tǒng)考)圖5為碼頭拖
5、船作業(yè)的示意圖,質量為m的汽車在平直路面上運動,用跨過光滑定滑輪的輕繩牽引輪船,汽車與定滑輪之間的輕繩始終水平.當牽引輪船的輕繩與水平方向的夾角為θ時,輪船的加速度大小為a,輕繩的拉力對船做功的功率為P,汽車受到的阻力大小為Ff,輪船的速度大小為v,則下列說法正確的是( )
圖5
A.此時汽車的加速度為a車=acosθ
B.此時繩的拉力大小為FT=
C.此時汽車的速度為v車=
D.此時汽車牽引力的功率P車=P+(Ff+macosθ)vcosθ
9.(多選)(2018·河南省八校第二次測評)質量為2kg的遙控玩具電動汽車在平直路面上由靜止開始沿直線運動,汽車受到的阻力恒為重力的
6、,若牽引力做功W和汽車位移x之間的關系如圖6所示,已知重力加速度g=10m/s2,則( )
圖6
A.汽車在0~1m位移內,牽引力是恒力,1~3m位移內,牽引力是變力
B.汽車位移為0.5m時,加速度的大小a=5m/s2
C.汽車位移在0~3m的過程中,牽引力的最大功率為20W
D.汽車位移在0~3m的過程中,牽引力的平均功率為10W
10.(2018·福建省南平市一模)將一質量為m的物體在某高處以初速度v0豎直向上拋出,從拋出點上升的最大高度為h.設空氣阻力大小恒定.其速度大小隨時間變化的圖象如圖7所示,則下列說法正確的是( )
圖7
A.物體從拋出經過3t0的時
7、間落回拋出點
B.物體在上升階段和下落到拋出點階段重力沖量之比為1∶2
C.物體從拋出到落回拋出點的過程中機械能的減少量為mgh
D.物體在上升階段和下落到拋出點階段重力做功的平均功率之比為∶1
11.(多選)(2018·陜西省西安市長安一中八模)如圖8所示,一質量為m的小球,用長為l的輕繩懸掛于O點,初始時刻小球靜止于P點.第一次小球在水平拉力F1作用下,從P點緩慢地移動到Q點,此時輕繩與豎直方向夾角為θ(θ<90°),輕繩中的張力大小為FT1;第二次小球在水平恒力F2作用下,從P點開始運動并恰好能到達Q點,在Q點時輕繩中的張力大小為FT2.關于這兩個過程,下列說法中正確的是(不計空
8、氣阻力,重力加速度為g)( )
圖8
A.兩個過程中,輕繩的張力均變大
B.第一個過程中,拉力F1在逐漸變大,且最大值一定大于F2
C.FT1=,FT2=mg
D.第二個過程中,重力和水平恒力F2的合力的功率先增大后減小
答案精析
1.BD [汽車做勻加速直線運動結束時,即速度為v1時汽車的功率達到額定功率,則有P=F1v1,之后汽車保持功率不變,當牽引力等于阻力時速度達到最大,則有F1v1=Ffv3,解得Ff=,A錯誤;根據牛頓第二定律得汽車在勻加速階段的加速度大小為a===,B正確;汽車的速度為v2時,牽引力大小F2==,根據牛頓第二定律得此時汽車的加速度大小為a′
9、===,C錯誤;若汽車的速度為v2時,牽引力恰為,則有==,解得v2=2v1,D正確.]
2.D [加速過程重物處于超重狀態(tài),鋼繩拉力較大,勻速運動階段鋼繩的拉力為,故A錯誤;加速過程重物處于超重狀態(tài),鋼繩拉力大于重力,故B錯誤;重物勻加速運動的末速度不是運動的最大速度,此時鋼繩對重物的拉力大于其重力,故其速度小于,故C錯誤;重物勻加速運動的末速度為v1,此時的拉力為F=,由牛頓第二定律得:a==-g,故D正確.]
3.CD [由P=Fv,F-Ff=ma可知,在汽車以額定功率啟動的過程中,F逐漸變小,汽車的加速度a逐漸減小,但速度逐漸增大,當勻速行駛時,F=Ff,此時加速度為零,速度達到最
10、大值,則vm==m/s=20m/s,故A、B錯誤,C正確;當汽車速度為5m/s時,由牛頓第二定律得-Ff=ma,解得a=6m/s2,故D正確.]
4.AB
[由W=Fl知,恒力F在兩種路面做功一樣多,即W1=W2,故選項A正確;在整個過程中,根據動能定理可知WF-Wf=0-0,故整個過程水平恒力F做的功等于克服摩擦力做的功,故選項B正確;在AB段做初速度為零的勻加速直線運動,在BC段可看成反向的初速度為零的勻加速直線運動,整個過程的v-t圖象如圖所示,在兩段所需時間相同,根據P=可知,水平恒力F在AB段的平均功率等于BC段的平均功率,故選項C錯誤;由題圖可知,在AB段中點位置瞬時速度
11、和在BC段中點位置瞬時速度相同,故水平恒力F在AB段中點位置瞬時功率等于BC段中點位置瞬時功率,故選項D錯誤.]
5.A [由v-t圖象知重物先勻加速運動,再勻速運動,最后勻減速運動,由牛頓第二定律知,在勻加速過程有F1-mg=ma1,F1為恒力且大于mg,拉力的功率P1=F1v=F1a1t;在勻速過程有F2=mg,拉力的功率P2=F2v0為定值;在勻減速過程有mg-F3=ma3,F3為恒力且小于mg,拉力的功率P3=F3v=F3(v0-a3t),功率逐漸減小到0,可知A正確.]
6.A [在0~t1時間內,如果勻速,則v-t圖象是與時間軸平行的直線,如果是加速,根據P=Fv,牽引力減小,
12、根據F-Ff=ma,加速度減小,做加速度減小的加速運動,當加速度為0時,即F1=Ff,汽車開始做勻速直線運動,此時速度v1==,所以在0~t1時間內,v-t圖象先是平滑的曲線,當a=0時,v1=;在t1時刻,功率突然減小,故牽引力突然減小,做減速運動,由P=Fv知F增加,且F<Ff,根據F-Ff=ma,加速度減小,做加速度減小的減速運動,當加速度為0時,即F2=Ff,汽車開始做勻速直線運動,此時速度v2==,所以在t1~t2時間內,v-t圖象先是平滑的曲線,當加速度減為零時,v2=,故A正確,B、C、D錯誤.]
7.A [由瞬時功率P=Fv可知,汽車功率恒定,汽車開始所受牽引力F=,若汽車受
13、到的合外力F合=0,則汽車做勻速運動,B項中v-t圖象是可能的;若F合與牽引力方向相同,則汽車做加速運動,隨著速度增大,牽引力逐漸減小,合外力減小,由牛頓第二定律可知,汽車的加速度減小,直至減小到零,C項中v-t圖象是可能的,A項中v-t圖象是不可能的;若F合與牽引力方向相反,則汽車做減速運動,牽引力增大,合外力減小,由牛頓第二定律可知,汽車的加速度減小,直至減小到零,D項中v-t圖象是可能的.]
8.ABD [將輪船的加速度、速度分解,可得此時汽車的速度為v車=vcosθ,此時汽車的加速度為a車=acosθ,故A正確,C錯誤;由P=FTv車可知,此時繩的拉力大小為FT=,故B正確;對汽車進
14、行受力分析,根據牛頓第二定律得F車-Ff-FT=ma車,此時汽車牽引力的功率為P車=F車v車=(FT+Ff+ma車)vcosθ=P+(Ff+macosθ)vcosθ,故D正確.]
9.BCD [根據公式W=Fx可知,題中W-x圖象的斜率表示汽車牽引力的大小,0~1m位移內,牽引力F1=20N,1~3m位移內,牽引力F2=10N,所以A錯誤;0~1m位移內,a==5m/s2,B正確;0~1m位移內,汽車做勻加速運動,1~3m位移內,汽車受力平衡,做勻速運動,則速度剛達到最大時,牽引力功率最大,此時v1==m/s,Pmax=F1v1=20W,C正確;牽引力做的總功W=40J,時間t=t1+t2=
15、s+s=s,平均功率為==10W,D正確.]
10.D [由于空氣阻力做功,所以物體回到拋出點時速度小于拋出時的速度,故不到3t0的時間回到拋出點,A錯誤;物體回到拋出點時,上升的位移大小與下降的位移大小相等,由v-t圖象和運動學公式可得v0t0=·t2,解得t=t0,即下落t0時間回到拋出點,所以重力沖量之比為(mgt0)∶(mg·t0)=1∶,重力做功的平均功率之比為=∶=∶1,B錯誤,D正確;設空氣阻力為Ff,由牛頓第二定律得物體在上升階段有mg+Ff=ma1=m,下落階段有mg-Ff=ma2=m,聯立解得Ff=mg,物體從拋出到回到拋出點時阻力做功大小等于機械能減少量,為Wf=2Ff
16、h=mgh,C錯誤.]
11.BC [第一次小球在水平拉力F1作用下,從P點緩慢地移動到Q點,則小球處于平衡狀態(tài),根據平衡條件得F1=mgtanθ,隨著θ增大,F1逐漸增大;第二次小球從P點開始運動并恰好能到達Q點,則到達Q點時速度為零,在此過程中,根據動能定理得F2lsinθ=mgl(1-cosθ),解得F2=mgtan,因θ<90°,則F2=mgtan<mgtanθ,即F1>F2,第一次運動過程中,根據幾何關系可知,繩子的拉力FT1=,所以輕繩的張力變大,第二次由于重力和拉力F2都是恒力,可以把這兩個力合成新的“重力”,則第二次小球的運動可以等效于“單擺運動”,當輕繩方向與重力和F2合力的方向在同一條直線上時,小球處于“最低點”,在“最低點”小球速度最大,此時輕繩張力最大,所以第二次輕繩張力先增大后減小,故A錯誤,B正確;第二次運動到Q點時小球速度為零,則向心力為零,則輕繩拉力FT2=mgcosθ+F2sinθ=mgcosθ+sinθ=mg,故C正確;第二個過程中,重力和水平恒力F2的合力是個恒力,在等效“最低點”時,合力方向與速度方向垂直,此時功率為零,到達Q點速度也為零,則第二個過程中重力和水平恒力F2的合力的功率先增大,后減小為零,再增大,最后再減小為零,故D錯誤.]
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