2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機(jī)械能 第38講 功率與機(jī)車(chē)啟動(dòng)加練半小時(shí) 教科版.docx
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第38講 功率與機(jī)車(chē)啟動(dòng) [方法點(diǎn)撥] 分析機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題時(shí),抓住兩個(gè)關(guān)鍵,一是汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),即根據(jù)牛頓第二定律找出牽引力與加速度的關(guān)系;二是抓住功率的定義式,即牽引力與速度的關(guān)系.綜合以上兩個(gè)關(guān)系,即可確定汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)情況. 1.(多選)(2017福建廈門(mén)一中模擬)質(zhì)量為m的汽車(chē)在平直路面上啟動(dòng),啟動(dòng)過(guò)程的速度—時(shí)間圖像如圖1所示,其中OA為過(guò)原點(diǎn)的一條直線.從t1時(shí)刻起汽車(chē)的功率保持不變,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車(chē)所受阻力恒為f,則( ) 圖1 A.0~t1時(shí)間內(nèi),汽車(chē)的牽引力等于m B.汽車(chē)在t1~t2時(shí)間內(nèi)的功率等于t2以后的功率 C.t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車(chē)的功率等于v1 D.t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車(chē)的平均速度等于 2.(2017山東煙臺(tái)模擬)某段高速路對(duì)載重貨車(chē)設(shè)定的允許速度范圍為50~80km/h,而上坡時(shí)若貨車(chē)達(dá)不到最小允許速度50 km/h,則必須走“爬坡車(chē)道”來(lái)避免危險(xiǎn),如圖2所示,某質(zhì)量為4.0104kg的載重貨車(chē),保持額定功率200kW在“爬坡車(chē)道”上行駛,每前進(jìn)1km,上升0.04km,汽車(chē)所受的阻力(摩擦阻力與空氣阻力)為車(chē)重的0.01倍,g取10m/s2,爬坡車(chē)道足夠長(zhǎng),則貨車(chē)勻速上坡的過(guò)程中( ) 圖2 A.牽引力等于2104N B.速度可能大于36km/h C.上坡過(guò)程增加的重力勢(shì)能等于汽車(chē)牽引力所做的功 D.上坡過(guò)程增加的機(jī)械能等于汽車(chē)克服阻力所做的功 3.起重機(jī)的鋼索將重物由地面吊到空中某個(gè)高度,其v-t圖像如圖3所示,則鋼索拉力的功率隨時(shí)間變化的圖像可能是圖中的( ) 圖3 4.(多選)(2018河南省八校第二次測(cè)評(píng))質(zhì)量為2kg的遙控玩具電動(dòng)汽車(chē)在平直路面上由靜止開(kāi)始沿直線運(yùn)動(dòng),汽車(chē)受到的阻力恒為重力的,若牽引力做功W和汽車(chē)位移x之間的關(guān)系如圖4所示,已知重力加速度g=10m/s2,則( ) 圖4 A.汽車(chē)在0~1m位移內(nèi),牽引力是恒力,1~3m位移內(nèi),牽引力是變力 B.汽車(chē)位移為0.5m時(shí),加速度的大小a=5m/s2 C.汽車(chē)位移在0~3m的過(guò)程中,牽引力的最大功率為20W D.汽車(chē)位移在0~3m的過(guò)程中,牽引力的平均功率為10W 5.(2018廣東東莞模擬)汽車(chē)以恒定功率P、初速度v0沖上傾角一定的斜坡時(shí),汽車(chē)受到的阻力恒定不變,則汽車(chē)上坡過(guò)程的v-t圖像不可能是下圖中的( ) 6.(多選)(2017福建漳州聯(lián)考)一根質(zhì)量為M的直木棒,懸掛在O點(diǎn),有一只質(zhì)量為m的猴子抓著木棒,如圖5所示.剪斷懸掛木棒的細(xì)繩,木棒開(kāi)始下落,同時(shí)猴子開(kāi)始沿木棒向上爬.設(shè)在一段時(shí)間內(nèi)木棒沿豎直方向下落,猴子對(duì)地的高度保持不變,忽略空氣阻力,下列四個(gè)圖像中能正確反映猴子對(duì)木棒做功的功率和木棒速度變化的是( ) 圖5 7.(2017陜西寶雞二檢)某汽車(chē)以額定功率在水平路面上行駛,空車(chē)質(zhì)量為m0,空載時(shí)的最大速度為v1,裝滿貨物后的最大速度為v2,已知汽車(chē)所受的阻力跟車(chē)重成正比,則汽車(chē)所裝貨物的質(zhì)量是( ) A.m0B.m0C.m0D.m0 8.(多選)(2017廣東廣州模擬)質(zhì)量為400kg的賽車(chē)在平直賽道上以恒定功率加速,受到的阻力不變,其加速度a和速度的倒數(shù)的關(guān)系如圖6所示,則賽車(chē)( ) 圖6 A.速度隨時(shí)間均勻增大 B.加速度隨時(shí)間均勻增大 C.輸出功率為160kW D.所受阻力大小為1600N 9.用一根繩子豎直向上拉一個(gè)物塊,物塊從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng),繩子拉力的功率按如圖7所示規(guī)律變化,已知物塊的質(zhì)量為m,重力加速度為g,0~t0時(shí)間內(nèi)物塊做勻加速直線運(yùn)動(dòng),t0時(shí)刻后功率保持不變,t1時(shí)刻物塊達(dá)到最大速度,則下列說(shuō)法正確的是( ) 圖7 A.物塊始終做勻加速直線運(yùn)動(dòng) B.0~t0時(shí)間內(nèi)物塊的加速度大小為 C.t0時(shí)刻物塊的速度大小為 D.0~t1時(shí)間內(nèi)物塊上升的高度為(t1-)- 10.(多選)A、B兩物體分別在大小相同的水平恒力F的作用下由靜止開(kāi)始沿同一水平面運(yùn)動(dòng),作用時(shí)間分別為t0和4t0,兩物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖8所示,則( ) 圖8 A.A、B兩物體與水平面的摩擦力大小之比為5∶12 B.水平力F對(duì)A、B兩物體做功的最大功率之比為2∶1 C.水平力F對(duì)A、B兩物體做功之比為2∶1 D.在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,摩擦力對(duì)A、B兩物體做功的平均功率之比為5∶3 11.(2017山東臨沂一模)如圖9甲所示,質(zhì)量m=2kg的小物體放在長(zhǎng)直的水平地面上,用水平細(xì)線繞在半徑R=0.5m的薄圓筒上.t=0時(shí)刻,圓筒由靜止開(kāi)始繞豎直的中心軸轉(zhuǎn)動(dòng),其角速度隨時(shí)間的變化規(guī)律如圖乙所示,小物體和地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.1,重力加速度g取10m/s2,則( ) 圖9 A.小物體的速度隨時(shí)間的變化關(guān)系滿足v=4t B.細(xì)線的拉力大小為2N C.細(xì)線拉力的瞬時(shí)功率滿足P=4t D.在0~4s內(nèi),細(xì)線拉力做的功為12J 12.(2017廣東順德一模)在一條平直的公路上,甲車(chē)停在A點(diǎn),乙車(chē)以速度v=8m/s勻速運(yùn)動(dòng),當(dāng)乙車(chē)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí),甲車(chē)以恒定加速度a=0.5 m/s2勻加速啟動(dòng),與乙車(chē)相向運(yùn)動(dòng),若經(jīng)過(guò)20s兩車(chē)相遇,此時(shí)甲車(chē)恰好達(dá)到最大速度.已知甲車(chē)質(zhì)量為1.0104kg,額定功率為50kW,阻力是車(chē)重的0.05倍,g取10m/s2.試求: (1)甲車(chē)保持勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間; (2)A、B兩點(diǎn)間的距離. 答案精析 1.BC [0~t1時(shí)間內(nèi),汽車(chē)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度a=,根據(jù)牛頓第二定律得,F(xiàn)-f=ma,解得牽引力F=f+m,故A錯(cuò)誤;從t1時(shí)刻起汽車(chē)的功率保持不變,可知汽車(chē)在t1~t2時(shí)間內(nèi)的功率等于t2以后的功率,故B正確;由題意知,t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車(chē)的功率P=Fv1=(f+m)v1,故C正確;t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車(chē)做變加速直線運(yùn)動(dòng),平均速度不等于,故D錯(cuò)誤.] 2.A [貨車(chē)勻速上坡的過(guò)程中,根據(jù)平衡條件得:牽引力大小F=0.01mg+mgsinθ=0.014.010410N+4.010410N=2104N,故A正確;根據(jù)P=Fv得:v==m/s=10 m/s=36km/h,故B錯(cuò)誤;上坡過(guò)程增加的重力勢(shì)能等于汽車(chē)牽引力所做的功與克服阻力所做的功之差,故C錯(cuò)誤;由于汽車(chē)勻速上坡,根據(jù)功能關(guān)系知,上坡過(guò)程增加的機(jī)械能等于汽車(chē)牽引力做功與克服阻力所做的功之差,故D錯(cuò)誤.] 3.A [由v-t圖像知重物先勻加速運(yùn)動(dòng),再勻速運(yùn)動(dòng),最后勻減速運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律知,在勻加速過(guò)程有F1-mg=ma1,F(xiàn)1為恒力且大于mg,拉力的功率P1=F1v=F1a1t;在勻速過(guò)程有F2=mg,拉力的功率P2=F2v0為定值;在勻減速過(guò)程有mg-F3=ma3,F(xiàn)3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.] 4.BCD [根據(jù)公式W=Fx可知,題中W-x圖像的斜率表示汽車(chē)牽引力的大小,0~1m位移內(nèi),牽引力F1=20N,1~3m位移內(nèi),牽引力F2=10N,所以A錯(cuò)誤;0~1m位移內(nèi),a==5m/s2,B正確;0~1m位移內(nèi),汽車(chē)做勻加速運(yùn)動(dòng),1~3m位移內(nèi),汽車(chē)受力平衡,做勻速運(yùn)動(dòng),則速度剛達(dá)到最大時(shí),牽引力功率最大,此時(shí)v1==m/s,Pmax=F1v1=20W,C正確;牽引力做的總功W=40J,時(shí)間t=t1+t2=s+s=s,平均功率為==10W,D正確.] 5.A [由瞬時(shí)功率P=Fv可知,汽車(chē)功率恒定,汽車(chē)開(kāi)始所受牽引力F=,若汽車(chē)受到的合外力F合=0,則汽車(chē)做勻速運(yùn)動(dòng),B項(xiàng)中v-t圖像是可能的;若F合與牽引力方向相同,則汽車(chē)做加速運(yùn)動(dòng),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(chē)的加速度減小,直至減小到零,C項(xiàng)中v-t圖像是可能的,A項(xiàng)中v-t圖像是不可能的;若F合與牽引力方向相反,則汽車(chē)做減速運(yùn)動(dòng),牽引力增大,合外力減小,由牛頓第二定律可知,汽車(chē)的加速度減小,直至減小到零,D項(xiàng)中v-t圖像是可能的.] 6.BD 7.A 8.CD [對(duì)賽車(chē)受力分析,受重力、支持力、牽引力和摩擦力,根據(jù)牛頓第二定律,有:F-f=ma,F(xiàn)= 聯(lián)立得:a=- 加速度隨速度的增大而減小,因此賽車(chē)做變加速直線運(yùn)動(dòng),加速度隨時(shí)間而減小,A、B錯(cuò)誤;由題圖及a與的關(guān)系,可知,斜率k===400,P=160kW,在縱軸上截距的絕對(duì)值b==4,f=1600N,故C、D正確.] 9.D [由題圖可知,0~t0時(shí)間內(nèi)功率與時(shí)間成正比,則有F-mg=ma,v=at,P=Fv,得P=m(a+g)at,因此圖線斜率=m(a+g)a,B選項(xiàng)錯(cuò)誤;t0時(shí)刻后功率保持不變,拉力大于重力,物塊繼續(xù)加速運(yùn)動(dòng),由-mg=ma知,物塊加速度逐漸減小,t1時(shí)刻速度最大,則a=0,最大速度為vm=,A、C選項(xiàng)錯(cuò)誤;P-t圖線與t軸所圍的面積表示0~t1時(shí)間內(nèi)拉力做的功,W=+P0(t1-t0)=P0t1-,由動(dòng)能定理得W-mgh=,得h=(t1-)-,D選項(xiàng)正確.] 10.AB [由v-t圖像可知,A加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度aA1=,減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為aA2=,由牛頓第二定律有:F-f1=m1,f1=m1,聯(lián)立兩式得:f1=;B加速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為aB1=,減速運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度大小為aB2=,由牛頓第二定律有:F-f2=m2,f2=m2,聯(lián)立兩式得:f2=,所以A、B兩物體與水平面的摩擦力之比為5∶12,A項(xiàng)正確.由v-t圖像知,水平力F對(duì)A、B兩物體做功的最大功率之比為F2v0∶Fv0=2∶1,B項(xiàng)正確.由v-t圖像與時(shí)間軸所圍的面積表示位移可知兩物體位移之比為6∶5,整個(gè)過(guò)程中,由動(dòng)能定理知,水平力F對(duì)A、B兩物體做功之比等于摩擦力做功之比為1∶2,C項(xiàng)錯(cuò)誤.由功率的定義式知摩擦力對(duì)A、B兩物體做功的平均功率之比為5∶6,D項(xiàng)錯(cuò)誤.] 11.D [由題圖乙可知,圓筒勻加速轉(zhuǎn)動(dòng),角速度隨時(shí)間變化的關(guān)系式為:ω=t,圓筒邊緣線速度與物體前進(jìn)速度大小相同,根據(jù)v=ωR得:v=ωR=0.5t,故A錯(cuò)誤;物體運(yùn)動(dòng)的加速度a===0.5m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得:F-μmg=ma,解得:F=20.5N+0.1210N=3N,故B錯(cuò)誤;細(xì)線拉力的瞬時(shí)功率P=Fv=30.5t=1.5t,故C錯(cuò)誤;物體在4s內(nèi)運(yùn)動(dòng)的位移:x=at2=0.542m=4m,在0~4s內(nèi),細(xì)線拉力做的功為:W=Fx=34J=12J,故D正確.] 12.(1)10s (2)210m 解析 (1)對(duì)甲車(chē),根據(jù)牛頓第二定律可知:F-f=ma, 解得:F=f+ma=0.051.010410 N+1.01040.5 N=1.0104 N 甲車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中達(dá)到的最大速度為: v加== m/s=5 m/s 加速時(shí)間為:t== s=10 s (2)甲車(chē)勻加速運(yùn)動(dòng)通過(guò)的位移為:x1=at2=25 m 甲車(chē)達(dá)到的最大速度為:vm== m/s=10 m/s 甲車(chē)10~20 s時(shí)間內(nèi)通過(guò)的位移為x2,根據(jù)動(dòng)能定理有: Pt′-fx2=mv-mv, 代入數(shù)據(jù)解得:x2=25 m 甲車(chē)通過(guò)的總位移為:x甲=x1+x2=50 m 乙車(chē)在20 s內(nèi)通過(guò)的位移為:x乙=vt總=160 m A、B兩點(diǎn)間的距離為:Δx=x乙+x甲=210 m.- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來(lái)的問(wèn)題本站不予受理。
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