2023年高考物理預(yù)測(cè)題之機(jī)車啟動(dòng)及功率含答案

高考物理預(yù)測(cè)題之機(jī)車啟動(dòng)及功率一、單選題1．小明用額定功率為1200W、最大拉力為300N的提升裝置，把靜置于地面的質(zhì)量為20kg的重物豎直提升到高為85.2m的平臺(tái)，先加速再勻速，最后做加速度大小不超過5m/s2的勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)平臺(tái)速度剛好為零，則提升重物的最短時(shí)間為（）A．13.2s B．14.2s C．15.5s D．17.0s2．質(zhì)量為m的汽車由靜止啟動(dòng)后沿平直路面行駛，汽車牽引力隨速度變化的F-v圖像如圖所示，設(shè)汽車與路面間的摩擦力f保持不變，則（）A．速度為時(shí)，汽車牽引力的功率為B．速度為時(shí)，汽車的加速度為C．汽車加速運(yùn)動(dòng)過程中，平均速度為D．該過程中汽車的最大功率等于3．如圖所示為古代的水車，該水車周邊均勻分布著n個(gè)盛水的容器。在流水的沖力作用下，水車邊緣以速率v做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)裝滿水的容器到達(dá)最高處時(shí)將水全部倒入水槽中。設(shè)每個(gè)盛水容器裝入水的質(zhì)量均為m，忽略容器裝水的過程和水車浸入水的深度。已知重力加速度為g，則水車運(yùn)水的功率為（）A． B． C． D．4．一質(zhì)量為的兒童電動(dòng)汽車在水平地面上由靜止開始做直線運(yùn)動(dòng)。在一段時(shí)間內(nèi)電動(dòng)汽車的速度與牽引力的功率隨時(shí)間變化的函數(shù)關(guān)系圖像分別如圖甲、乙所示，3s末電動(dòng)汽車牽引力功率達(dá)到額定功率，10s末電動(dòng)汽車的速度達(dá)到最大值，14s時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過一段時(shí)間電動(dòng)汽車停止運(yùn)動(dòng)。整個(gè)過程中電動(dòng)汽車受到的阻力恒定。下列說法正確的是（）A．電動(dòng)汽車最大速度為10m/sB．電動(dòng)汽車受到的阻力為100NC．關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后，電動(dòng)汽車經(jīng)過5s停止運(yùn)動(dòng)D．整個(gè)過程中，電動(dòng)汽車克服阻力做功為3750J5．某汽車以恒定功率勻速行駛，看到前方紅燈，司機(jī)將汽車功率減半，并保持該功率行駛，看到紅燈轉(zhuǎn)為綠燈，逐漸增加功率，使汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)直到恢復(fù)原來功率，以后保持該功率行駛。設(shè)汽車所受阻力大小不變，則在該過程中，汽車的速度隨時(shí)間變化圖象可能是（）A． B．C． D．6．小型的射電望遠(yuǎn)鏡相比于大口徑的射電望遠(yuǎn)鏡，有能夠全方位轉(zhuǎn)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)地球上有兩臺(tái)直徑分別為、的小型射電望遠(yuǎn)鏡A和B，兩者能觀測(cè)到天體需要收集的電磁波總功率的最小值相同。在宇宙大尺度上，天體的空間分布是均勻的?，F(xiàn)僅以輻射功率為P的同類天體為觀測(cè)對(duì)象，望遠(yuǎn)鏡A能夠觀測(cè)到此類天體數(shù)量為N，則望遠(yuǎn)鏡B能夠觀測(cè)到此類天體的數(shù)量為（）A． B． C． D．7．如圖是某地鐵列車從左向右勻速率通過下穿軌道abcd的示意圖，其中bc段水平、ab與cd段的傾角相等。已知整個(gè)過程中列車受阻力的大小保持不變（包括摩擦阻力和空氣阻力），在ab和bc段，牽引列車的功率分別為P1和P2。則在cd段牽引列車的功率為（）A．2P2-P1 B．P2-P1 C． D．8．為了測(cè)量自己騎自行車時(shí)的功率，小明找來一輛自行車（如圖所示）在某段斜坡上進(jìn)行實(shí)驗(yàn).當(dāng)小明騎車下坡時(shí)，剛好在不踩踏板的情況下可以勻速行駛；當(dāng)小明上坡時(shí)，他從坡底出發(fā)在20s時(shí)間內(nèi)勻速蹬腳踏板16圈到達(dá)坡頂。通過查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，該自行車的踏板每轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，車后輪相對(duì)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)3圈，后輪直徑為61cm，自行車質(zhì)量為15kg，該斜坡與水平面的傾角為3o；已知小明質(zhì)量為60kg，重力加速度，，假設(shè)小明騎車上坡和下坡過程中輪胎與路面間產(chǎn)生的熱量相等。根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可求得小明騎車上坡時(shí)做功的功率約為（）A．170W B．340W C．510W D．680W二、多選題9．轉(zhuǎn)運(yùn)碼頭上起吊機(jī)正在工作，啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)收緊鋼索，將原來靜止的重物豎直向上提升。提升的前兩個(gè)階段，重物的機(jī)械能E與上升距離h的關(guān)系如圖所示。若各種摩擦均忽略不計(jì)，對(duì)于這兩個(gè)階段下列判斷正確的是（）A．全程，鋼索拉重物的力一直增大B．在第一階段，電動(dòng)機(jī)的輸出功率可能保持不變C．在第二階段，重物一定做勻速運(yùn)動(dòng)D．在第二階段，鋼索拉重物的力可能大于重物的重力10．如圖所示，載有防疫物資的無人駕駛小車，在水平MN段以恒定功率、速度勻速行駛，在斜坡PQ段以恒定功率、速度勻速行駛。已知小車總質(zhì)量為，，PQ段的傾角為，重力加速度g取，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的有（）A．從M到N，小車牽引力大小為B．從M到N，小車克服摩擦力做功C．從P到Q，小車重力勢(shì)能增加D．從P到Q，小車克服摩擦力做功11．某人在豎直方向上高度不同的M、N兩點(diǎn)先后水平拋出質(zhì)量相同的兩個(gè)小石塊，兩個(gè)小石塊均經(jīng)過地面上方的O點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)軌跡如圖所示，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是（）A．在M點(diǎn)拋出的小石塊飛行過程中的加速度更大B．在M點(diǎn)拋出的小石塊飛行時(shí)間更短C．在N點(diǎn)拋出的小石塊初速度更大D．在N點(diǎn)拋出的小石塊著地時(shí)重力的瞬時(shí)功率更大三、綜合題12．如圖所示，底部A處裝有擋板，傾角θ=30°的足夠長(zhǎng)的斜面，其上靜止放著一長(zhǎng)金屬板，下端與A接觸。離A距離為L(zhǎng)=6.5m的B處固定一電動(dòng)滾輪將金屬板壓緊在斜面上?，F(xiàn)啟動(dòng)電機(jī)，滾輪作勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，將金屬板由靜止開始送往斜面上部。當(dāng)金屬板下端運(yùn)動(dòng)到B處時(shí)，滾輪提起與金屬板脫離。金屬板最終會(huì)返回斜面底部，與擋板相撞后靜止，此時(shí)滾輪再次壓緊金屬板，又將金屬板從A處送往斜面上部，如此周而復(fù)始，已知滾輪角速度ω=80rad/s，半徑r=0.05m，滾輪對(duì)金屬板的壓力FN=2×104N、與金屬板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.35，金屬板的質(zhì)量為m=1×103kg，不計(jì)板與斜面間的摩擦，取g=10m/s2。求：（1）金屬板在滾輪作用下加速上升時(shí)的加速度大??；（2）金屬板每次與擋板撞擊損失的機(jī)械能大小；（3）每個(gè)運(yùn)動(dòng)周期中電動(dòng)機(jī)輸出的平均功率。13．如圖所示，兩根半徑均為4cm的相同圓柱水平平行放置，一質(zhì)量的“T”形鋼件等距架在兩圓柱上。鋼件處于靜止?fàn)顟B(tài)，與圓柱間的動(dòng)摩擦因數(shù)，兩圓柱繞各自的軸線以角速度反方向轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)對(duì)鋼件施加一個(gè)過其重心且平行于圓柱軸線，大小為的拉力。g取10m/s2。求：（1）剛施加外力F時(shí)，左側(cè)圓柱對(duì)鋼件的摩擦力f1的大小及鋼件的加速度a；（2）鋼件可以獲得的最大速度；（3）鋼件穩(wěn)定運(yùn)動(dòng)時(shí)，每秒因摩擦產(chǎn)生的熱量Q和驅(qū)動(dòng)兩圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電機(jī)的輸出功率P。14．北京2022年冬奧會(huì)冰壺比賽新增加了混雙項(xiàng)目，運(yùn)動(dòng)員用腳蹬固定的起踏器和冰壺一起前進(jìn)，在前擲線處使冰壺脫手。冰壺前行過程中，運(yùn)動(dòng)員通過刷地來改變冰壺的速度和運(yùn)動(dòng)方向，使其到達(dá)理想位置。已知冰壺的質(zhì)量為m，前擲線到營壘中心的距離為L(zhǎng)，運(yùn)動(dòng)員的質(zhì)量為M。重力加速度為g。（1）在某次投壺過程中，運(yùn)動(dòng)員離開起踏器時(shí)他和冰壺的速率為，已知運(yùn)動(dòng)員和起踏器相互作用的時(shí)間為t，計(jì)算此過程中運(yùn)動(dòng)員和冰壺在水平方向所受平均作用力的大小F；（2）某次投壺試驗(yàn)中，冰壺離開前擲線后沿直線運(yùn)動(dòng)（冰面視作水平面，不考慮冰壺的轉(zhuǎn)動(dòng)），冰壺在恒定阻力作用下停在營壘中心。水平方向的阻力等于其重力的k倍。求：a．冰壺離開前擲線時(shí)的速率；b．此過程中冰壺克服阻力做功的平均功率P。15．如圖所示為和諧號(hào)CRH3C列車，沿前進(jìn)方向看第1、3、6、8節(jié)車廂為自帶動(dòng)力的車廂（動(dòng)車），其余為不帶動(dòng)力的車廂（拖車）。每節(jié)車廂的質(zhì)量均為1.25×104kg，動(dòng)車車廂的額定功率都為9680kW。每節(jié)車廂在高速行駛過程中所受阻力正比于其速率的二次方，比例系數(shù)為k，重力加速度大小10m/s2。若動(dòng)力系統(tǒng)均啟用時(shí)，該動(dòng)車組能達(dá)到的最大行駛速度為393.2350km/h（下列計(jì)算中近似取作396km/h）。（計(jì)算結(jié)果均保留到小數(shù)點(diǎn)后1位）（1）求正常勻速最大速度行駛時(shí)三、四節(jié)車廂間的作用力大小F34；（2）若該動(dòng)車組以最大速度正常行駛時(shí)由于故障，第六節(jié)車廂突然失去動(dòng)力，求失去動(dòng)力的瞬間第四、五節(jié)車廂之間的作用力大小F45。

1．C2．B3．C4．D5．C6．D7．A8．B9．B,D10．A,B,D11．B,D12．（1）解：金屬板在滾輪作用下加速上升時(shí)的加速度大小（2）解：滾輪線速度根據(jù)能量守恒，金屬板每次與擋板撞擊損失的機(jī)械能大小所以電動(dòng)機(jī)對(duì)金屬板做功（3）解：勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)間運(yùn)動(dòng)位移勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)間此后沿斜面向上做勻減速直線運(yùn)動(dòng)，取向上為正方向，位移加速度根據(jù)解得一個(gè)周期時(shí)間內(nèi)摩擦力做功大小電動(dòng)機(jī)輸出的平均功率13．（1）解：剛施加外力時(shí)，鋼件相對(duì)于左側(cè)圓柱向左運(yùn)動(dòng)，則左側(cè)圓柱對(duì)鋼件的摩擦力方向?yàn)樗较蛴遥Q直方向上，根據(jù)平衡條件有左側(cè)圓柱受到的摩擦力大小為根據(jù)牛頓第三定律可知，左側(cè)圓柱對(duì)鋼件的摩擦力沿平行于圓柱軸線方向，根據(jù)牛頓第二定律有代入數(shù)據(jù)解得（2）解：根據(jù)題意可知，當(dāng)鋼件所受合力為零時(shí)，鋼件的速度最大，根據(jù)平衡條件有解得即此時(shí)，鋼件所受摩擦力的方向與圓柱軸線方向的夾角為根據(jù)公式可知，圓柱的線速度為即鋼件相對(duì)于圓柱在垂直圓柱軸線的方向上的速度根據(jù)幾何關(guān)系可知，鋼件可以獲得的最大速度（3）解：由（2）分析可知，鋼件穩(wěn)定時(shí)，鋼件相對(duì)于圓柱的速度為每個(gè)圓柱對(duì)鋼件的摩擦力做功的功率為則每秒因摩擦產(chǎn)生的熱量根據(jù)題意可知，驅(qū)動(dòng)兩圓柱轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)電機(jī)的輸