2024版新教材高中物理課時分層作業(yè)二十二機車的兩種啟動方式新人教版必修第二冊

課時分層作業(yè)(二十二)機車的兩種啟動方式A組基礎鞏固練1．[2023·江蘇蘇州吳中區(qū)蘇苑高級中學高一期中]質(zhì)量為m的汽車啟動后沿平直路面行駛，如果發(fā)動機的功率恒為P，且行駛過程中受到的阻力大小一定．當汽車速度為v時，汽車做勻速運動，當汽車速度為eq\f(v,4)時，汽車的瞬時加速度大小為()A．eq\f(P,mv)B．eq\f(2P,mv)C．eq\f(3P,mv)D．eq\f(4P,mv)2．質(zhì)量為5t的汽車，在水平路面上以加速度a＝2m/s2啟動，所受阻力大小恒為1.0×103N，汽車啟動后第1s末(未達到額定功率)發(fā)動機的瞬時功率是()A．2kWB．22kWC．1.1kWD．20kW3．機車沿直線以下列兩種方式啟動(設阻力不變).方式①：機車以不變的額定功率啟動．方式②：機車速度均勻增加，功率增大，后保持額定功率不變．如圖給出的四個圖像中，能夠正確反映機車的速度v隨時間t變化的是()A．甲對應方式①，乙對應方式②B．乙對應方式①，丙對應方式②C．甲對應方式①，丙對應方式②D．丙對應方式①，丁對應方式②4．(多選)一輛汽車在水平路面上由靜止啟動，在前5s內(nèi)做勻加速直線運動，5s末達到額定功率，之后保持額定功率運動，其v-t圖像如圖所示．已知汽車的質(zhì)量為m＝2×103kg，汽車受到地面的阻力為車重的eq\f(1,10)，g取10m/s2.下列說法正確的是()A．汽車在前5s內(nèi)的牽引力為4×103NB．汽車在前5s內(nèi)的牽引力為6×103NC．汽車的額定功率為60kWD．汽車的最大速度為30m/sB組能力提升練5.額定功率為80kW的汽車在平直公路上行駛時最大速率可達20m/s，汽車質(zhì)量為2000kg，如果汽車從靜止開始做勻加速直線運動，設運動過程中阻力不變，加速度大小為2m/s2.(1)求汽車所受阻力的大小．(2)汽車做勻加速直線運動的過程可以維持多長時間？6．如圖所示，質(zhì)量為m的汽車在平直公路上行駛，所受的阻力恒為車重力的k倍．汽車以額定功率行駛，當它加速行駛的速度為v時，加速度為a.已知重力加速度為g，則以下分析正確的是()A．汽車發(fā)動機的額定功率為kmgvB．汽車行駛的最大速度為eq\f(（kg＋a）v,kg)C．當汽車加速度減小到eq\f(a,2)時，速度增大到2vD．汽車發(fā)動機的額定功率為mav7．[2023·廣東佛山一中段考](多選)如圖所示，飛機場運輸行李的傳送帶保持恒定的速率運行，將行李箱無初速度地放在傳送帶底端，傳送帶將它送入飛機貨艙，在此過程中傳送帶對行李箱做功的功率為P，行李箱速度為v，位移為s，加速度為a.已知滑動摩擦力近似等于最大靜摩擦力，則下列圖像可能正確的有()8．如圖所示為修建高層建筑常用的塔式起重機，在起重機將質(zhì)量m＝5×103kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運動，加速度a＝0.2m/s2，當起重機輸出功率達到其允許的最大值時，保持該功率直到重物做vm＝1.02m/s的勻速運動．g取10m/s2，不計額外功．(1)求起重機允許的最大輸出功率．(2)求重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機在第2s末的輸出功率．課時分層作業(yè)(二十二)機車的兩種啟動方式1．解析：當汽車速度為v時，汽車做勻速運動，則F＝Ff.根據(jù)功率與速度的關系得P＝Fv，汽車受到的阻力大小為Ff＝F＝eq\f(P,v)，當車速為eq\f(v,4)時，根據(jù)功率與速度的關系得，P＝F1·eq\f(v,4)，則F1＝eq\f(4P,v)，根據(jù)牛頓第二定律得F1－Ff＝ma，解得汽車的瞬時加速度的大小為a＝eq\f(3P,mv)，故選C.答案：C2．解析：根據(jù)牛頓第二定律得F－Ff＝ma，則F＝Ff＋ma＝1000N＋5000×2N＝11000N，汽車第1s末的速度大小為v＝at＝2×1m/s＝2m/s，所以汽車啟動后第1s末發(fā)動機的瞬時功率為P＝Fv＝11000×2W＝22000W＝22kW，故B正確．答案：B3．解析：對方式①：機車的功率恒定，據(jù)P＝Fv可知，隨著v的增大，F(xiàn)減小，又由a＝eq\f(F－Ff,m)可知加速度減小，在v-t圖像上斜率減小，故方式①對應乙．對方式②：機車速度均勻增加，可知加速度不變，即先保持牽引力不變，當達到額定功率后，牽引力減小，直至牽引力和阻力相等，最后勻速，故方式②對應丙．答案：B4．解析：由圖像知，汽車前5s的加速度a＝eq\f(Δv,Δt)＝2m/s2，由牛頓第二定律知，汽車前5s內(nèi)的牽引力F＝kmg＋ma，代入數(shù)據(jù)得F＝(eq\f(1,10)×2×103×10＋2×103×2)N＝6×103N，A錯誤，B正確；5s末汽車達到額定功率P＝Fv＝6×103×10W＝6×104W＝60kW，汽車的最大速度vmax＝eq\f(P,kmg)＝eq\f(6×104,\f(1,10)×2×103×10)m/s＝30m/s，C、D正確．答案：BCD5．解析：(1)當牽引力與阻力相等時汽車的速度最大，由P＝F牽vm得F阻＝F牽＝eq\f(P,vm)＝eq\f(80×1000,20)N＝4000N.(2)由牛頓第二定律F′牽－F阻＝ma得F′牽＝ma＋F阻＝2000×2N＋4000N＝8000N由P＝F′牽v得80000W＝8000N×v，解得v＝10m/s，由v＝at解得t＝5s.答案：(1)4000N(2)5s6．解析：設汽車的額定功率為P，當汽車的速度為v時，根據(jù)牛頓第二定律有eq\f(P,v)－kmg＝ma，得P＝kmgv＋mav，故A、D錯誤；汽車勻速行駛時，牽引力與阻力大小相等，速度達到最大，有vm＝eq\f(P,kmg)＝eq\f(kmgv＋mav,kmg)＝eq\f(（kg＋a）v,kg)，故B正確；設汽車的加速度為eq\f(a,2)時的牽引力為F，則F－kmg＝m·eq\f(a,2)，解得F＝kmg＋eq\f(ma,2)，此時汽車速度變?yōu)関′＝eq\f(P,F)＝eq\f(kmgv＋mav,kmg＋\f(ma,2))≠2v，故C錯誤．答案：B7．解析：行李箱先向上做勻加速運動，此過程中的v-t圖像是傾斜的直線，s-t圖像為曲線，a-t圖像是平行于t軸的直線，當與傳送帶共速后做勻速運動，則過程中的v-t圖像是平行于t軸的直線，s-t圖像是傾斜的直線，加速度a為零，選項B正確，C、D錯誤；加速時傳送帶對行李箱的摩擦力Feq\a\vs4\al(f1)＝mgsinθ＋ma，勻速時Feq\a\vs4\al(f2)＝mgsinθ，加速時傳送帶對行李箱做功的功率P＝Feq\a\vs4\al(f1)at＝(mgsinθ＋ma)at，勻速時傳送帶對行李箱做功的功率P′＝Feq\a\vs4\al(f2)v＝mgsinθ·v帶，選項A正確．答案：AB8．解析：(1)設起重機允許的最大輸出功率為P0，重物達到最大速度時拉力F0等于重力，P0＝F0vm，F(xiàn)0＝mg，代入數(shù)據(jù)，解得P0＝5.1×104W.(2)勻加速運動結束時，起重機達到允許的最大輸出功率，設此時