2019屆物理二輪機車啟動的計算專題卷全國通用

1、2019屆物理二輪機車啟動的計算專題卷(全國通用)的汽車。有一質(zhì)量 m=1 0001. (2011浙江卷)節(jié)能混合動力車是一種可以利用汽油及所儲存電能作為動力g的混合動力轎車，在平直公路上以V1 =90 km/h勻速行駛，發(fā)動機的輸出功率為P =50 kW。當(dāng)駕駛員看到前方有80 m/h的限速標(biāo)志時，保持發(fā)動機功率不變，立即啟動利用電磁阻尼帶動的發(fā)電機工作1 給電池充電，使轎車做減速運動，運動 L=72 m后，速度變?yōu)?v2 =72 km/h 。此過程中發(fā)動機功率的 一54用于轎車的牽引，5用于供給發(fā)電機工作，發(fā)動機輸送給發(fā)電機的能量最后有50轉(zhuǎn)化為電池的電能。假設(shè)轎車在上述運動過程中所受阻力

2、保持不變。求(1)轎車以90 km/h在平直公路上勻速行駛時，所受阻力F阻的大小；(2)轎車從90 km/h減速到72 km/h過程中，獲得的電能 E電；(3)轎車僅用其在上述減速過程中獲得的電能E電維持72 km/h勻速運動的距離L?！敬鸢浮?1) Rs =2m103N(2) E 電=6.3m104J(3) L = 31.5m【解析】(1)汽車牽引力與輸出功率的關(guān)系P =P : _將尸=50 lew ,= 90 km h = 25 m-s 代入得 F* = 一 = 2-1 O N近當(dāng)轎車勻速行駛時，至引力與阻力大小相等，有& = 2x10N(2)在激速過程中，注意到發(fā)動機只有vP用于汽車的牽

3、引，根據(jù)動能定理有!?一鼻 =:加(一:心) 代入數(shù)據(jù)得門=1、乂 J電源獲得的電能為- = 05 :： -Pi = 6.3 104J(3)根據(jù)題設(shè),轎車在平直公路上勻速行腔時受到的阻力仍為三二2乂1度N。此過程中，由能量轉(zhuǎn)化及守恒定律可知，僅有電能用于克服阻力做功E電=凡且L代入數(shù)據(jù)得L：=31.5 m2.某習(xí)小組對一輛自制小遙控汽車的性能進行研究。他們讓這輛汽車在水平地面上由靜止開始運動，并將 小車運動的全過程記錄下來，通過數(shù)據(jù)處理得到如圖所示的v4圖，已知小車在0 t s內(nèi)做勻加速直線運動，t 10 s內(nèi)小車牽引力的功率保持不變，且 7 10 s為勻速直線運動；在 10 s末停止遙控，讓

4、小車自由滑行，小車質(zhì)量 m=1 g,整個過程小車受到的阻力 Ff大小不變。求:(1)小車受到阻力Ff的大小。(2)在t 10 s內(nèi)小車牽引力功率 P。(3)小車在加速運動過程中的總位移x?！敬鸢浮?1) Ff=2N(2) P=12W(3)x=28.5 m【解析】(1)在10豆末撤去牽引力后，小車只在阻力的作用下做勻減速運動，由圖象可得減速時的加速度的值為Fs =ma=2S(2)小車在7-10 s內(nèi)做勻速直線運動，設(shè)牽引力為F貝U F = F；由圖象可知 Y m &在70s內(nèi)小車的功率保持不變，為12 W(3)小車的加速運動過程可分為07 6和17 4兩段由于小是功率為12 W,所以 TOC o

5、 1-5 h z HYPERLINK l bookmark27 o Current Document P3此次牽引力為 E=4N, a1 =- Vtt所以0 t內(nèi)加速度大小為a1 =(F1 -Ff)/m =2m/s2,時間t =1.5s1c_x 1 =-a1t2=2.25 m2 HYPERLINK l bookmark160 o Current Document 212 G在 0 7 s內(nèi)由動能te理得：F1X1 + Pt2 -Ffx = mvm 一 mvo 2得 x=28.5 m 【名師點睛】1. v式圖象的斜率為物體運動的加速度，包圍的面積是物體通過的位移。因此本題第(3)問中的x1也可以

6、通過面積求解。2.機車勻加速啟動過程還未達到額定功率。3. t時刻是勻加速運動的結(jié)束還是額定功率的開始，因此功率表達式結(jié)合牛頓第二定律和運動公式求t是解題的關(guān)鍵。(2018河北武邑中高三調(diào)研) 一輛汽車質(zhì)量是2X103 g,由靜止開始以額定功率沿平直公路向某一方向 運動，經(jīng)10 s前進100 m時達到最大速度.設(shè)汽車所受阻力恒定為車重的0.2倍，g取10 m/s2求：(1)汽車行駛的最大速度及額定功率；(2)當(dāng)汽車的速度為10 m/s時汽車的加速度.【答案】(1)汽車行駛的最大速度為：vm=20 m/s；汽車的額定功率為：P額=8 X104W. (2) a=2 m/s2【解析】(1)從靜止開始

7、到達到最大速度的過程中運用動能定理得；尸r = wn二一當(dāng)全引力等于阻力時，汽車速度達到最大值，所以可得二P 瀏空皿聯(lián)列以上兩式代入數(shù)據(jù)解得汽車行駛的最大速度為：幄=2。m巧汽車的額定功率為：P . =SxlO7T(2)由牛頓第二定律：t-02現(xiàn)=叨 v解得當(dāng)汽車的速度為10必占時汽車的加速度為 酒一輛摩托車在平直的公路上以恒定的加速度啟動，已知摩托車的額定功率為10 W,人和車的總質(zhì)量為200 g。設(shè)行使中受到的阻力為人和車重的0.1倍并保持不變，摩托車由靜止開始勻加速運動的前8秒內(nèi)的位移為64 m,求：(g取10 m/s2)(1)摩托車做勻加速運動時加速度的大小及發(fā)動機牽引力的大小；(2)

8、摩托車能達到的最大速率；(3)若摩托車達到最大速度時緊急制動，設(shè)車緊急制動時的制動力為車重的0.5倍，且其它阻力不計，求車滑行的距離?！敬鸢浮?1) F= 600 N(2) vm=50 m/s(3) s = 250 m【解析】(1)設(shè)勻加速運動時加速度的大小為a,摩托車發(fā)動機牽引力的大小為 F,恒定阻力為f1 .二 2 m 始F-ma尸=600N摩托車的額定功率為閂當(dāng)尸弓時j有最大速度UP=fVe=50 m s(3)制動后,摩托車做勻減速運動，滑行距離為父2=2W5-250 tn(2018安徽省皖南八校高三聯(lián)考)某汽車發(fā)動機的額定功率為P,質(zhì)量m=2 000 g,當(dāng)汽車在路面上行駛時受到的阻力

9、為車對路面壓力的0.1倍.若汽車以a=1 m/s2的加速度勻加速從靜止啟動，ti=20時，車的功率達到額定功率。此后汽車以額定功率運動，t2=100 s時汽車速度達到最大值，車的速度時間圖象如圖所示，取 g=10 m/s2,求：(1)該汽車的額定功率 P;(2)汽車在自t1至t2期間運動的位移X2；(3)若該汽車在路面傾角為。的斜坡路段行駛，勻速上坡的最大速度(已知sin 9=0.1, cose定1)?！敬鸢浮?1) 80 W (2) 2 600 m(3) 20 m/s【解析】(1)由圖像可知，汽車的最大速度為V0=40m/s汽車F- mg=0汽車的額定功率 P=Fv0=80 W(2)汽車在t

10、2至t3期間，根據(jù)動能定理P t3 -t2 一 fx2 = 1 mvm -gmv；解得：X2=2 600 m(3)該車勻速上坡的最大速度F-mgsin - mgcos 0 =0P = Fvm =80 kW解得：vm =20 m/s.綠色奧運”是2008年北京奧運會的三大理念之一，奧組委決定在各比賽場館使用新型節(jié)能環(huán)保電動車，屆時奧運會500名志愿者將擔(dān)任司機，負責(zé)接送比賽選手和運輸器材。在檢測某款電動車性能的某次實驗中，質(zhì)量為8父102 kg的電動車由靜止開始沿平直公路行駛，達到的最大速度為 15 m/s,利用傳感器測1得此過程中不同時刻電動車的牽引力F與對應(yīng)的速度v,并描繪出f=圖象(圖中A

11、B、BO均為直線)。v假設(shè)電動車行駛中所受到的阻力恒定，求：(1)根據(jù)圖線ABC,判斷該環(huán)保電動車做什么運動并計算環(huán)保電動車的額定功率；(2)此過程中環(huán)保電動車做勻加速直線運動的加速度的大??；(3)環(huán)保電動車由靜止開始運動，經(jīng)過多長時間速度達到2 m/s?【答案】(1)由圖線分析可知，圖線 AB牽引力F不變，阻力f不變，電動車由靜止開始做勻加速直線 運動；圖線BC的斜率表示汽車的功率 P, P不變，達到額定功率后，則電動車所受牽引力逐漸減小做 加速度減小的變加速直線運動，直至達最大速度15m/s；此后電動車作勻速直線運動(2) a=2 m/s2 (3)t=1 s【解析】1)由圖線分析可知，圖線

12、上3牽引力F不變，阻力/不變，電動車由靜止開始做勻加速直線 運動圖線出C的斜率表示汽車的功率巴尸不變，達到額定功率后，則電動車所受牽引力逐漸減小儆 加速度減小的變加速直線運動，直至達最大速度15m力此后電動車作勻速直線運動由圖象可得，當(dāng)最大速度 vmax=15 m/s時，牽引力為Fmin=400 N故恒定阻力f 二 Fmin 二400 N額定功率P FminVmin =6 kW P勻加速運動的末速度 V=F代入數(shù)據(jù)解得v=3 m/s(2)勻加速運動的加速度 a =二二1=2000 400 m 800解得 a=2 m/s2(3)環(huán)保電動車在速度達到3 m/s之前、一直做勻加速直線運動故所求時間為

13、t = v1 a將vi=2 m/s代入上式解得t=1 s(2018山西省呂梁市聯(lián)盛中高一期末模擬)一種氫氣燃料的汽車，質(zhì)量為 m=2.0 M03 g,發(fā)動機的額定輸出功率為80 W,行駛在平直公路上時所受阻力恒為車重的0.1倍。若汽車從靜止開始先勻加速啟動，加速度的大小為a=1.0 m/s2。達到額定輸出功率后，汽車保持功率不變又加速行駛了800 m,直到獲得最大速度后才勻速行駛。試求：(1)汽車的最大行駛速度；(2)汽車勻加速啟動階段結(jié)束時的速度；(3)當(dāng)速度為5 m/s時，汽車牽引力的瞬時功率；(4)當(dāng)汽車的速度為 32 m/s時的加速度；(5)汽車從靜止到獲得最大行駛速度所用的總時間。【

14、答案】(1) 40 m/s (2) 20 m/s (3) 20 W (4) 0.25 m/s2(5) 55 s【解析】(1)汽車的最大行駛速度。=令=，m， =40mM f 0.1x；.0 xl0J xlO汽車的最大行駛速度為40 m 52)設(shè)汽車勻加速啟動階段結(jié)束時的速度為v：由戶戶用樂得F = 4x10三N由 1 ，彳寸 m =- m 5二 _u m 寫4xl0J勻加速啟動的最后速度為20 m/s(3)當(dāng)速度為5 m/s時，處于勻加速階段，至引力的瞬時功率為： = Fv=20kW牽引力的瞬時功率為2。kW4)當(dāng)速度為32血3寸，處于恒定功率啟動階段，設(shè)牽引力為F,加速度為d由 = Z =2

15、3x10三 N v由 F-=ma f 得& = 0.25m s4速度為32 m-時，加速度為0二5 m r(5)勻加速階段的時間為右二二二M與 a1.1.恒定功率啟動階段的時間設(shè)為匕由動能定理Ph-A=-詡；-E得4 =3如所以j總的時間為+七=5”汽車加速的總時間為55 s8.額定功率為80 W的汽車，在平直公路上行駛的最大速度為20 m/s,汽車的質(zhì)量 m=2X103 g。如果汽車從靜止開始做勻加速直線運動，加速度大小為2 m/s2。運動過程中阻力不變，求：(1)汽車所受的恒定阻力；(2) 3 s末汽車的瞬時功率；(3)汽車在勻加速運動過程中牽引力所做的功?！敬鸢浮?1) Ff =4 00

16、0 N P2=48 W (3) W=2.0m105JP【解析】(1) Ff =4 000 Nvm,c、P L- Ff 二maV1V1=10 m/sv1 二 at1解得t1=5 sv2 =at2 =6 m/sP2匚一 Ff =maV2解得P2=48 W，c、12 八x = at =25 m2PF =8 000 Nvi代入解得 W=Fx=2.0 105 J9. (2018福建省福州市高一統(tǒng)考)汽車以額定功率行駛 7 M02 m距離后關(guān)閉發(fā)動機，汽車運動過程中動能E與位侈x的關(guān)系圖象如圖所示。已知汽車的質(zhì)量為1 000 g,汽車運動過程中所受阻力為2 000 N,求汽車：(I(1)勻速運動過程的速度

17、；(2)減速運動過程的位移；(3)加速運動過程所用的時間?！敬鸢浮?1) v=40m/s (2) x2 =400m(3) t =16.25 s1 , &【解析】CD由圖像可知，汽車勻速運動過程動能為Er =5用丁 =8x10”一所以勻速運動時的速度為v =. = 40 in s(2)由圖像可知，汽車勻減速運動的位移三二110QmJ0Qm=4Q0m(3)結(jié)合圖像可知汽車勻速時的動能為公=8x10而剛開始時汽車的動能為J： = 5乂 IO, J在勻加速階段運動走過的位移為x1 = 500 m-0=500 m機車的額定功率為 P=fv=2000 40W =8 104 W在此過程中利用動能定理可知：P

18、t - fxi = Ek - Ek。解得：t =16.25s【點睛】應(yīng)用動能定理應(yīng)注意的幾個問題（1）明確研究對象和研究過程，找出始末狀態(tài)的速度。（2）要對物體正確地進行受力分析，明確各力做功的大小及正負情況（待求的功除外）。（3）有些力在物體運動過程中不是始終存在的。若物體運動過程中包括幾個階段，物體在不同階段內(nèi)的受力情況不同， 在考慮外力做功時需根據(jù)情況區(qū)分對待。.能源短缺和環(huán)境惡化已經(jīng)成為關(guān)系到人類社會能否持續(xù)發(fā)展的大問題.為緩解能源緊張壓力、減少環(huán) 境污染，汽車制造商紛紛推出小排量經(jīng)濟實用型轎車.某公司研制開發(fā)了某型號小汽車發(fā)動機的額定 功率為24 W,汽車連同駕乘人員總質(zhì)量為 m=2

19、 000 g,在水平路面上行駛時受到恒定的阻力是800 N,求：（1）汽車在額定功率下勻速行駛的速度；（2）汽車在額定功率下行駛，速度為 20 m/s時的加速度.【答案】（1） v=30 m/s （2） a=0.2 m/s2【解析】（1）汽車勻速行駛時，機車牽引力F等于阻力一又 P=Fv代入數(shù)據(jù)得m s 設(shè)wFOniS時機車牽引力為Fl,則P=FiX,根據(jù)牛頓第二定律居二國附代入數(shù)據(jù)得詼電2 ms；. （2018湖北省荊州市灘橋高級中高一期中）汽車發(fā)動機的最大功率為P =60 kW ,汽車的質(zhì)量為32m= 2.0父103 kg汽車在足夠長的水平路面從靜止以a（=1.0m/s的加速度先做勻加速直

20、線運動，當(dāng)小車牽引力的功率達到最大時，保持最大功率不變變加速運動了t2 = 20 s后小車的速度達到最大 vm ,已知汽車在行駛中所受路面阻力恒定為重力的0.1倍，重力加速度取 g=10m/s2求：（1）汽車在水平路面能達到的最大速度大小Vm ；(2)汽車在水平路面做勻加速運動能維持的時間t1；(3)汽車的瞬時速度為 V2=25m/s時，汽車的加速度a2大?。?4)小車在加速運動過程中的總位移s的大小.【答案】(1) 30 m/s 15s(3)0.2m/s2(4) 375 m【解析】由題意知：f =0.1mg =2 000 N(1)當(dāng)牽引力等于阻力時，速度達到最大，為： P = Fv = fV

21、m6 104取大速度為： vm =3 m/s = 30 m/s2.0 103心)勻加速階段，由牛頓第二定律得：=達到最大功率為：尸=石唧代入數(shù)據(jù)有：石二4000 N,舞二15mM由H =啪得切噬時間為：右=1(3當(dāng) =$時，有：P = F:v:代人數(shù)據(jù)解得：乏二 2400、由牛頓第二定律得:鼻一/二耀如可以得到加速度為：生=0二山(4勻加速位移為：31二9二/;5m狙1r 1、變加速過程，由動能定理得：,，代入數(shù)據(jù)得:5m加速運動過程中的總位移為：$ =e+七=3抬m【點睛】本題考查了汽車以恒定加速度啟動問題，知道汽車在整個過程中的運動規(guī)律，結(jié)合牛頓第二定律、運動公式和功率的公式進行求解。12

22、.如圖所示，一輛汽車從A點開始爬坡，坡與水平面間的夾角為30,在牽引力不變的條件下行駛45 m的坡路到達B點時，司機立即關(guān)掉油門，以后汽車又向前滑行15 m停在C點，汽車的質(zhì)量為5X103 g,行駛中受到的摩擦阻力是車重的B點時的速率。0.25倍，取g=10 m/s2,求汽車的牽引力做的功和它經(jīng)過【答案】15 m/s【解析】汽車從到口的過程中，汽車的發(fā)動機牽引力做正功，重力做負功，摩擦力做負功，動能的 變化量為零由動能定理可得m甲7甲產(chǎn)0由于G、F阻已知j汽車的位移也知道，所以有壞=平日+町=仍由-0工摩上工25冥10叮汽車由8到C的過程中，克服重力做功,克服摩擦力做功，汽車的動能由減小到零，

23、列動能定理方程可得1 .Wq-W =O-W5V；、艮1 wVj=0.25sin 30 代入數(shù)據(jù)可得m s(2018云南省玉溪市一中高一期末)一輛汽車質(zhì)量是2 000 g,額定功率為72 W,從靜止開始以a=1 m/s2的恒定加速度沿平直軌道向某一方向運動。汽車運動過程中所受的阻力始終為1 600 N。g取10 m/s2 求：(1)該汽車做勻加速直線運動階段的牽引力是多大？(2)該汽車做勻加速直線運動能夠持續(xù)的時間？(3)該汽車能夠達到的最大速度？【答案】(1) 36 000 N(2) 20 s (3) 45 m/s【解析】(1)根據(jù)牛頓第二定律：F-Ff=ma解得 F = ma+Ff=2 00

24、0 M N+1 600 N=3 600 N(2)隨著速度的增大，汽車的輸出功率增大，當(dāng)達到額定功率時，勻加速運動的過程結(jié)束,P由P=Fv付Vi二匚72 103m/s=20 m/s 3600由勻加速運動公式 v=at得：t=20 s(3)當(dāng)汽車達到最大速度時，有 F Ff=i 600 N 一 3P 72 103由 p=F v,得 v =m/s=45 m/sF 1600【點睛】解決本題的關(guān)鍵知道功率與牽引力的關(guān)系，理清汽車的運動規(guī)律，知道牽引力與阻力相等時， 速度最大。.某汽車發(fā)動機的額定功率為P=6.0 104 W,汽車的質(zhì)量為 m=5.0 103 g,該車在水平路面上沿直線行駛時，阻力是車重的

25、 0.1倍，g取10 m/s2。試求：(1)汽車保持額定功率的大小從靜止啟動后能達到的最大速度是多少？(2)若汽車從靜止開始且保持以a=0.5 m/s2的加速度做勻加速運動，這一過程能維持多長時間？【答案】(1) 12 m/s (2) 16 s【解析】(1)設(shè)汽車以額定功率啟動達到最大速度X時牽引力為巴此時汽車的加速度外用 根據(jù)牛頓第二定律不皿率的表達式戶O.h咫人八兀聯(lián)立解得印=12小年理)設(shè)汽車從靜止開始做勻加速運動終止時的速度為、這一過程所用的時間為。由于速度為i時汽 車的實際功率尸期等于汽車的S淀功率p，根據(jù)勻變速運動公式和牛頓第二定律得產(chǎn)子弟通聯(lián)立解得16 s. (2018黑龍江省哈爾濱市六校高一聯(lián)考)某汽車制造商研制開發(fā)了發(fā)動機額定功率P=30 W的一款經(jīng)濟實用型汽車，在某次性能測試中，汽車連同駕乘人員的總質(zhì)量m=2 000 g,在平直路面上以額定功率由靜止啟動，行駛過程中受到大小f=600 N的恒定阻力.(1)求汽車的最大速度 v;(2)若達到最大速度 v后，汽車發(fā)動機的功率立即改為P =18 W,經(jīng)過一段時間后汽車開始以不變的速度行駛，求這段時間內(nèi)汽車所受合力的沖量I?！敬鸢浮浚?） 50m/s （2）-4.0 x104 kg m/s方向與初速度的方向相反【解析】（1）汽車勺速運動