高考物理一輪復習 第六章 微專題34 機車啟動類問題
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機車啟動類問題 1．考點及要求：(1)功和功率(Ⅱ)；(2)牛頓運動定律(Ⅱ)；(3)v－t圖像(Ⅱ).2.方法與技巧：(1)啟動過程滿足的運動規(guī)律：①機車的功率P＝Fv；②機車的加速度a＝；③當機車的速度達到最大時，F＝f，a＝0，最大速度vm＝；(2)機車啟動問題中的位移分析方法：①機車一般會經歷多個運動過程，在勻變速運動過程中可以利用運動學公式直接求解位移；②在變加速運動階段，由于功率P不變，只能借助動能定理P(t2－t1)－fx2＝mv－mv來計算位移或時間． 1．(恒定功率下的啟動)(多選)有一輛質量為170 kg、輸出功率為1 440 W的太陽能試驗汽車，安裝有約6 m2的太陽電池板和蓄能電池，該電池板在有效光照條件下單位面積輸出的電功率為30 W/m2.若駕駛員的質量為70 kg，汽車最大行駛速度為90 km/h.假設汽車行駛時受到的阻力與其速度成正比，則汽車( ) A．以最大速度行駛時牽引力大小為57.6 N B．剛啟動時的加速度大小為0.24 m/s2 C．保持最大速度行駛1 h至少需要有效光照8 h D．直接用太陽能電池板提供的功率可獲得3.13 m/s的最大行駛速度 2．(恒定加速度啟動) (多選)一輛汽車在平直的公路上運動，運動過程中先保持某一恒定加速度，后保持恒定的牽引功率，其牽引力與速度的關系圖像如圖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，則根據圖像所給的信息，能求出的物理量是( ) 圖1 A．汽車運動中的最大功率為F1v1 B．速度為v2時的加速度大小為 C．汽車行駛中所受的阻力為 D．恒定加速時，加速度為 3．一汽車的額定功率為P，設在水平公路行駛所受的阻力恒定，最大行駛速度為vm.則( ) A．若汽車以額定功率啟動，則做勻加速直線運動 B．若汽車勻加速啟動，則在剛達到額定功率時的速度等于vm C．無論汽車以哪種方式啟動，加速度與牽引力成正比 D．汽車以速度vm勻速行駛，若要減速，則要減少牽引力 4．質量為2103 kg、發(fā)動機額定功率為80 kW的汽車在平直公路上行駛，若汽車所受阻力大小恒為4103 N，下列判斷正確的是( ) A．汽車行駛能達到的最大速度是40 m/s B．汽車從靜止開始加速到20 m/s的過程，發(fā)動機所做功為4105 J C．汽車保持額定功率啟動，當速度大小為20 m/s時，其加速度大小為6 m/s2 D．汽車以2 m/s2的恒定加速度啟動，發(fā)動機在第2秒末的實際功率是32 kW 5．質量為400 kg的汽車沿直線從A點開始以額定功率勻速運動，到達B點后關閉發(fā)動機滑行到C點停下，整個過程阻力恒定，BC段做勻變速運動的位移x與速度v的曲線關系如圖2所示，已知A、C間距l(xiāng)＝400 m，試求： 圖2 (1)BC段加速度大?。? (2)AC段所經歷的時間； (3)汽車的額定功率． 答案解析 1．AC [根據P額＝Fvmax，得：F＝＝ N＝57.6 N，故A正確；以額定功率啟動時：－f＝ma，而剛啟動時v＝0，則f＝0，故剛啟動時加速度無窮大，B錯誤；由公式W＝Pt和能量守恒得：1 440 W1 h＝306 Wt，得：t＝8 h，即保持最大速度行駛1 h至少需要有效光照8 h，故C正確；由題意，汽車行駛時受到的空氣阻力與其速度成正比，設f＝kv，則結合前面分析：57.6＝k25得：k＝2.304，當直接用太陽能電池板提供的功率行駛獲得最大速度時：牽引力＝阻力，即：＝kv得：v≈8.84 m/s，故D錯誤．] 2．AC [由F－v圖像可知，汽車運動中的最大功率為F1v1，選項A正確；由F2v2＝F1v1可知，速度為v2時汽車的牽引力F2＝，加速度的大小為a＝，選項B錯誤；當汽車達到最大速度v3時牽引力等于阻力f，由fv3＝F1v1可得，汽車行駛中所受的阻力為f＝，選項C正確；恒定加速時，加速度為a＝，選項D錯誤．] 3．D [若汽車以額定功率啟動，根據P＝Fv可知隨速度的增加，牽引力F減小，則做變加速直線運動，選項A錯誤；若汽車勻加速啟動，則在剛達到額定功率時有：P＝Fvm′，其中F－f＝ma，則vm′＝，而vm＝，所以vm′
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