专题课机车启动问题附答案.docx

1、专题课机车启动问题附答案专题课：机车启动问题1(多选 )一辆汽车以恒定的输出功率以某一初速度冲上一斜坡，在上坡过程中，它的运动情况可能是 ( )A先加速，后匀速 B先加速，后减速 C一直加速且加速度越来越小 D一直减速且加速度越来越大2以恒定功率从静止开始运动的汽车，经时间 t1 后速度达到最大值 vm，在此过程中汽车通过的位移为 x，则 ( )D无法判断3汽车的质量为 m，其发动机的额定功率为 P.当汽车开上一个倾角为 的斜坡时，受到的阻力为重力的 k 倍，重力加速度为 g，则它的最大速度为 ( ) ,mg( k sin ) ) ,mg) )4一辆小车在水平面上做匀速直线运动，从某时刻起，小

2、车所受的牵引力和阻力随时间变化规律如图 LZ3-1 所示， 则作用在小车上的牵引力 F1 的功率随时间变化的图像是图 LZ3-2 中的 ( )LZ3-1图 LZ3-25(多选 )一辆轿车在平直公路上运行，启动阶段轿车牵引力保持不变，而后以额定功率继续行驶，经过时间 t 0，其速度由零增大到最大值 vm.若轿车所受的阻力 f 为恒力， 关于轿车的速度 v、牵引力 F、 功率 P 随时间 t 变化的情况， 图LZ3-3 中正确的是 ( )图 LZ3-36(多选 )火车从车站开出做匀加速运动，若阻力与速度成正比，则 ( )A火车发动机的功率一定越来越大，牵引力越来越大B火车发动机的功率恒定不变，牵引

3、力越来越小C当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率这时应减小D当火车达到某一速率时，若要保持此速率做匀速运动，则发动机的功率一定跟此时速率的二次方成正比7质量为 m、发动机的额定功率为 P0的汽车沿平直公路行驶，当它的加速度为 a 时， 速度为 v， 测得发动机的实际功率为 P1.假设运动中所受阻力恒定， 则它在平直公路上匀速行驶的最大速度是 ( )A v8图 LZ3-4为修建高层建筑常用的塔式起重机在起重机将质量 m 5 130 kg 的重物竖直吊起的过程中， 重物由静止开始向上做匀加速直线运动， 加速度 a 0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保

4、持该功率直到重物做速度为 vm 1.02 m/s的匀速运动 g 取 10 m/s2，不计额外功求：图 LZ3-4(1)起重机允许输出的最大功率；(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第 2 s 末的输出功率9汽车的额定功率为 60 kW， 总质量为 2 130kg； 运动中所受阻力恒为 2000N若汽车在额定功率下运动，求：(1)当汽车的加速度是 1 m/s2时的速度大小；(2)汽车行驶的最大速度；(3)10 s内牵引力做的功10一辆重 5 t、 额定功率为 80 kW 的车以 a 1 m/s2 的加速度由静止开始做匀加速直线运动，车受的阻力为车重的倍， g 取 10 m/s2.(1)分

5、析车从静止开始至刚匀速运动过程中车的牵引力和发动机的功率如何变化(2)车做匀加速直线运动能维持多长时间(3)车做匀加速直线运动过程的平均功率为多少(4)车加速 10 s 末的瞬时功率为多少(5)车速的最大值为多少11汽车的质量为 2 t，额定功率为 80 kW，在平直的公路上行驶的最大速度为 20 m/s.如果汽车从静止开始以 2 m/s2的加速度做匀加速直线运动，运动过程中阻力不变，则：(1)汽车受到的阻力为多大(2)3 s末汽车的瞬时功率为多大(3)汽车维持匀加速运动的时间为多长专题课：机车启动问题1AC 解析 设汽车牵引力为 F，斜坡倾角为 ，汽车质量为 m，摩擦力为 Ff，当 FFf

6、mgsin 时，有可能先加速后匀速到达坡顶，选项 A正确， B错误； 若坡较短， 则可能在变加速过程中到达坡顶， 选项 C正确； 当 FFf mgsin P时，汽车则减速上升，由 F v可知， v 减小，则 F 增大，而 Ff mgsin Fma，故加速度越来越小， a 0 时， v 最小，选项 D 错误2A 解析 汽车的速度图像如图所示，假定汽车做匀变速直线运动，其速度图像是直线， 直线与横轴包围的面积即 vm2t 1， 由于汽车以恒定功率开始运动，则其加速度应逐渐减小， 实际速度图线如图中曲线所示， 由图像可知， 曲线与横轴所包围的面积较大，故 A选项正确3D 解析 当汽车速度最大时， 加

7、速度 a 0， 牵引力 F mgsin kmg，PP故此时最大速度 vm FP P ，选项 D 正确F mg( k sin )4D 解析 小车所受的牵引力和阻力恒定，所以小车做匀加速直线运动，牵引力的功率 P F1v F1(v0 at)，对应图 D.F f5BCD 解析 轿车以恒定的牵引力 F启动，由 a m 得，轿车先做匀加速运动，由 P Fv知，轿车的输出功率均匀增加，当功率达到额定功率时，牵引力逐渐减小，加速度逐渐减小，轿车做加速度逐渐减小的加速运动，当 F f 时，速度达到最大，之后轿车做匀速运动，选项 B、 C、 D 正确6ACD 解析 根据 P Fv、 F Ff ma、 Ff kv

8、得 P (kv ma)v kv2 mav，故在题设条件下， 火车发动机的功率和牵引力都随速率 v 的增大而增大， 则选项A 正确；当火车达到某一速率时，欲使火车做匀速运动，则 a 0，此时 P kv2，故选项 C、 D 正确P1 P17C 解析 当加速度为 a 时，由 F Ff ma v得，阻力 Ff v ma，当P0 P0vF Ff时，速度最大，为 vm，则 vm Ff P1 mav.8(1) 410W (2)5 s 140W解析 (1)设起重机允许输出的最大功率为 P0，重物达到最大速度时，拉力 F等于重力，有9 Fvm， F mg，代入数据，得 P0 140W.(2)匀加速运动结束时，起

9、重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为 F，速度为 v1，匀加速运动经历的时间为 t 1，有 P0 Fv1， F mg ma，v1 at1联立以上各式并代入数据，得 t 1 5 st 2 s 时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为 v2，输出功率为 P，则有 v2 at， P Fv2联立以上各式并代入数据，得 P 104 W.9(1)15 m/s (2)30 m/s (3)6 510J解析 (1)由牛顿第二定律得 F 牵 F 阻 ma又 P F 牵 v两式联立解得 v 15 m/s.(2)当汽车做匀速运动时，汽车的速度最大，此时 F 牵 F 阻由 P F 牵 vmax得m/s 3

10、0 m/s.P P 60 130 vmax F牵 F阻 2000(3)牵引力做功 W Pt 60 130 10 J 6 105 J.10(1)匀加速过程，牵引力不变，功率逐渐增大；变加速过程，牵引力逐渐减小，功率不变(2)10 s (3)40 kW (4)80 kW (5)26.7 m/s解析 (1)由题意， f kmg 5000 1N0 3 130N.从静止开始的匀加速直线运动过程，牵引力 F1 是定值，由牛顿第二定律得F1 f ma，得 F1 8 130N，而功率在不断增大达到额定功率后，车做变加速直线运动直至刚匀速运动， 牵引力逐渐变小， 直到和阻力相等， 而功率则保持不变(2)由 Pm

11、 F1v1 F1at1 得 t1 10 s.(3)设 t1 10 s末的速度为 v1， t1 时间内的平均速度为 v， 则 v1 at1 10 m/s，v1v 2 5 m/s，所以 P F1v 40 kW.(4)P F1v1 80 kW.(5)由 Pm fvm 得 vm 26.7 m/s.11 (1)4 310N (2)48 kW (3)5 s解析 (1)在输出功率等于额定功率的条件下，当牵引力 F等于阻力 f时，汽车的加速度减小到 0，汽车的速度达到最大P 8 140汽车所受的阻力为 f P 8 10 N 4 130N.vmax 20(2)设汽车做匀加速运动时需要的牵引力为 F，根据牛顿第二定律有 F fma，解得 F f ma 4 130N 2 130 2 N 8 103N因为 3 s末汽车的瞬时速度为 v3 at 2 3m /s 6 m/s，所以汽车在 3 s末的瞬时功率为 P3 Fv 3 8 130 6 W 48 kW.(3)汽车做匀加速运动时， 牵引力 F恒定， 随着车速增大， 输出功率逐渐增大，输出功率等于额定功率时的速度是汽车做匀加速运动的最大速度，其数值为 vP 8 140max F 8 103 m/s 10 m/s根据运动学公式，汽车维持匀加速运动的时间v max 10t s 5 s.a2