机车启动问题
1.(6分)(多选)设匀速行驶的汽车,发动机的功率保持不变,则( )
A.路面越粗糙,汽车行驶得越慢
B.路面越粗糙,汽车行驶得越快
C.在同一路面上,汽车不载货比载货时行驶得快
D.在同一路面上,汽车不载货比载货时行驶得慢
2.(6分)一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动,运动过程中保持恒定的牵引功率,其加速度a和速度的倒数
图像如图所示。若已知汽车的质量,则根据图像所给的信息,不能求出的物理量是( )
A.汽车的功率
B.汽车行驶的最大速度
C.汽车所受到的阻力
D.汽车运动到最大速度所需的时间
3.(6分)(多选)如图所示是新能源电动汽车,假设总质量为 1 000 kg。行驶中,该车速度在14～20 m/s范围内保持恒定功率20 kW不变。一位同学坐在驾驶员旁边观察车内里程表和速度表,记录了该车在位移120～400 m范围内做直线运动时的一组数据如表,设汽车在上述范围内受到的阻力大小不变,则( )
s/m 120 160 200 240 280 320 360 400 v/(m·s-1) 14.5 16.5 18.0 19.0 19.7 20.0 20.0 20.0
A.该汽车受到的阻力为 1 000 N
B.位移120～320 m过程牵引力保持不变
C.位移120～320 m过程不能根据匀变速运动的规律求时间
D.该车速度在14～20 m/s范围内可能做匀加速直线运动
4.一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物,当重物的速度为v1时,起重机的功率达到最大值P,以后起重机保持该功率不变,继续提升重物,直到以最大速度v2匀速上升,重物上升的高度为h,则整个过程中,下列说法
正确的是( )
A.钢绳的最大拉力为
B.钢绳的最大拉力为mg
C.重物匀加速的末速度为
D.重物匀加速运动的加速度为-g
5.一辆小汽车在平直路面上由静止启动,在前 5 s内做匀加速直线运动,5 s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其v -t图像如图所示。已知汽车的质量m=2×103 kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1 倍,g取10 m/s2,则以下说法错误的是( )
A.汽车在前 5 s内的牵引力为4×103 N
B.汽车在前 5 s内的牵引力为6×103 N
C.汽车的额定功率为60 kW
D.汽车的最大速度为30 m/s
6.一辆载货卡车正在一段坡路上以速度v1匀速行驶,卡车受到来自地面的阻力大小为f1。上坡过程中,突然天降大雨,地面的阻力大小减小为f2,卡车功率保持不变,一直运动到再次保持匀速v2,则下列说法正确的是 ( )
A.图甲为卡车的速度—时间图像
B.图乙为卡车的速度—时间图像
C.卡车先后匀速运动的速度大小之比为v1∶ｖ2=f2∶ｆ1
D.卡车在变速运动阶段的平均速度小于
7.我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重
成正比。某列车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该动车组
( )
A.启动时乘客水平方向受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反
B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为2∶３
C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比
D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶２
8.表中列出了某种型号轿车的部分数据,试根据表中数据回答问题。
长/mm×宽/mm×高/mm 4 871×１835×１ 460
净重/kg 1 500
传动系统前轮驱动5挡变速
发动机型式直列4缸
发动机排量(L) 2.2
最高时速(km/h) 144
100 km/h的加速时间(s) 15
额定功率(kW) 120
如图为轿车中用于改变车速的挡位。手推变速杆到达不同挡位可获得不同的运行速度,从“1～5”逐挡速度增大,R 是倒车挡。试问轿车要以最大动力上坡,变速杆应推至哪一挡?该车以额定功率和最高速度运行时,轿车的牵引力为
( )
A.“1”挡、3 000 N
B.“5”挡、3 000 N
C.“1”挡、2 000 N
D.“5”挡、2 000 N
9.如图所示,某艘重型气垫船,假设质量达 5.0×105 kg,最高时速为108 km/h,装有额定输出功率为9 000 kW的燃气轮机。假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力f与速度v满足f=kv,下列说法正确的是( )
A.该重型气垫船的最大牵引力为 3.0×105 N
B.由题中给出的数据可算出k=1.0×104 N·s/m
C.当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力大小为 3.0×105 N
D.当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船发动机的输出功率为 4 500 kW
10.如图所示是我国出口量最大的城际动车,它是把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有牵引动力,又可以
载客,这样的客车车辆叫作动车。而动车组就是几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组。假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率都相等。若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h;则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大
速度为
( )
A.320 km/h
B.240 km/h
C.120 km/h
D.480 km/h
11.(10分)质量m为5.0×106 kg的列车以恒定不变的功率由静止沿平直轨道加速行驶,当速度增大到v1=2 m/s时,加速度a1=0.9 m/s2,当速度增大到v2=10 m/s时,加速度a2=0.1 m/s2。如果列车所受阻力大小不变,求:
(1)列车所受阻力是多少?
(2)在该功率下列车的最大速度是多少?
12.(14分)如图所示,某汽车发动机的最大功率为63 kW,汽车满载时,质量为
1 225 kg,最高车速是165 km/h,汽车在水平路面上行驶。(g取10 m/s2)
(1)汽车所受阻力与车重的比值是多少?
(2)若汽车从静止开始,以1.0 m/s2的加速度做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?
13.如图所示是修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m=5×103 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,保持该功率直到重物以v m=1.02 m/s的速度做匀速运动。g取10 m/s2,不计额外功。求:
(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。
14.(22分)如图所示,质量为 2 kg的物体静止在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。t=0时,物体受到方向不变的水平拉力F的作用,F的大小在不同时间段内有不同的值,具体情况如表所示(g取10 m/s2)。求:
时间t/s 0～2 2～4 4～6 6～8
拉力F/N 4 8 4 8
(1)4 s末拉力的瞬时功率。
(2)6～8 s内拉力所做的功。
(3)8 s内拉力的平均功率。
15.质量为150 kg的摩托车,额定功率为 4.5 kW。现使其由静止开始沿水平路面以 2 m/s2的加速度向前行驶,若此摩托车所受阻力恒为车重的0.05倍,(g取10 m/s2)则:
(1)行驶16 m时,摩托车的瞬时功率为多大?
(2)它能维持匀加速运动多长时间?
(3)此摩托车运动过程中最大速度多大?
参考答案
1.(6分)(多选)设匀速行驶的汽车,发动机的功率保持不变,则( )
A.路面越粗糙,汽车行驶得越慢
B.路面越粗糙,汽车行驶得越快
C.在同一路面上,汽车不载货比载货时行驶得快
D.在同一路面上,汽车不载货比载货时行驶得慢
【解析】选A、C。汽车匀速行驶时,牵引力等于汽车受到的阻力,故速度v=,而汽车在越粗糙的路面上,重力越大时所受阻力越大,功率不变,速度越小,所以A、C正确,B、D错误。
2.(6分)一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动,运动过程中保持恒定的牵引功率,其加速度a和速度的倒数图像如图所示。若已知汽车的质量,则根据图像所给的信息,不能求出的物理量是( )
A.汽车的功率
B.汽车行驶的最大速度
C.汽车所受到的阻力
D.汽车运动到最大速度所需的时间
【解析】选D。由F-f=ma,P=Fv可得:a=-,对应题图可知,=|k|=40 W/kg,已知汽车的质量,故可求出汽车的功率P。由a=0时=0.05 m-1·s,可得v m=20 m/s;再由v m=,可求出汽车受到的阻力f,但无法求出汽车运动到
最大速度所需的时间,故选D。
3.(6分)(多选)如图所示是新能源电动汽车,假设总质量为 1 000 kg。行驶中,该车速度在14～20 m/s范围内保持恒定功率20 kW不变。一位同学坐在驾驶员旁边观察车内里程表和速度表,记录了该车在位移120～400 m范围内做直线运动时的一组数据如表,设汽车在上述范围内受到的阻力大小不变,则( )
s/m 120 160 200 240 280 320 360 400 v/(m·s-1) 14.5 16.5 18.0 19.0 19.7 20.0 20.0 20.0
A.该汽车受到的阻力为 1 000 N
B.位移120～320 m过程牵引力保持不变
C.位移120～320 m过程不能根据匀变速运动的规律求时间
D.该车速度在14～20 m/s范围内可能做匀加速直线运动
【解析】选A、C。汽车最后匀速行驶,由P=fv m得,f= N=1 000 N,则A正确;汽车位移120～320 m过程
中由表分析可知加速度变化则牵引力变化,B错误;汽车位移120～320 m过程是非匀变速,则C正确;汽车速度在14～20 m/s范围内,功率不变,做变加速直线运动,则D错误。
4.一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物,当重物的速度为v1时,起重机的功率达到最大值P,以后起重机保持该功率不变,继续提升重物,直到以最大速度v2匀速上升,重物上升的高度为h,则整个过程中,下列说法正确的是( )
A.钢绳的最大拉力为
B.钢绳的最大拉力为mg
C.重物匀加速的末速度为
D.重物匀加速运动的加速度为-g
【解析】选D。加速过程重物处于超重状态,钢绳拉力为F1=,匀速运动阶段钢绳的拉力为F2=,v2>v1,故F1>F2,故A错误;加速过程重物处于超重状态,钢绳拉力大于重力,故B错误;重物匀加速运动的末速度不是运动的最大速度,此时钢绳对重物的拉力大于其重力,故其速度小于,故C错误;重物匀加速运动的末速度为v1,此时的拉力为
F1=,由牛顿第二定律得:a==-g,故D正确。
5.一辆小汽车在平直路面上由静止启动,在前 5 s内做匀加速直线运动,5 s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其v -t图像如图所示。已知汽车的质量m=2×103 kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1 倍,g取10 m/s2,则以下说法错误的是( )
A.汽车在前 5 s内的牵引力为4×103 N
B.汽车在前 5 s内的牵引力为6×103 N
C.汽车的额定功率为60 kW
D.汽车的最大速度为30 m/s
【解析】选A。由v -t图像知汽车在前 5 s内的加速度a==2 m/s2,由牛顿第二定律得,前5 s内汽车牵引力为
F=kmg+ma=0.1×2×103×10N+2×103×２ N= 6×103 N,故B正确,A错误;又5 s末达到额定功率P=Fv5=6×103×10 W=6×
104 W=60 kW,则最大速度v max== m/s=30 m/s,故C、D正确。
6.一辆载货卡车正在一段坡路上以速度v1匀速行驶,卡车受到来自地面的阻力大小为f1。上坡过程中,突然天降大雨,地面的阻力大小减小为f2,卡车功率保持不变,一直运动到再次保持匀速v2,则下列说法正确的是 ( )
A.图甲为卡车的速度—时间图像
B.图乙为卡车的速度—时间图像
C.卡车先后匀速运动的速度大小之比为v1∶ｖ2=f2∶ｆ1
D.卡车在变速运动阶段的平均速度小于
【解析】选A。设卡车的质量为m,斜面倾角为θ,匀速上坡时,牵引力F1=f1+ mgsinθ＝,阻力大小减小时,先做加速度减小的加速运动,当F2=f2+mgsinθ＝,再次做匀速运动,选项A正确,B错误;卡车先后匀速运动的速度大小之
比为v1∶ v2=(f2+mgsinθ)∶(f1+mgsinθ),选项C错误;卡车在变速运动阶段做加速度逐渐减小的加速运动,位移大于加速到相同速度时匀加速直线运动的位移,故平均速度大于,选项D错误。
7.我国高铁技术处于世界领先水平。和谐号动车组是由动车和拖车编组而成,提供动力的车厢叫动车,不提供动力的车厢叫拖车。假设动车组各车厢质量均相等,动车的额定功率都相同,动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重
成正比。某列车组由8节车厢组成,其中第1、5节车厢为动车,其余为拖车,则该动车组
( )
A.启动时乘客水平方向受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反
B.做匀加速运动时,第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为2∶３
C.进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比
D.与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶２
【解析】选D。启动时,乘客的加速度向前,水平方向上车厢对人的作用力方向向前,与车运动的方向相同,选项A错误。以后面的车厢为研究对象,F56=3ma,F67=2ma,则5、6节与6、7节车厢间的作用力之比为3∶2,选项B错误。根据v2=2ax,车厢停下来滑行的距离x与速度的二次方成正比,选项C错误。若改为4节动车,则功率变为原来的2倍,由P=Fv知,最大速度变为原来的2倍,选项D正确。
8.表中列出了某种型号轿车的部分数据,试根据表中数据回答问题。
长/mm×宽/mm×高/mm 4 871×１835×１ 460
净重/kg 1 500
传动系统前轮驱动5挡变速
发动机型式直列4缸
发动机排量(L) 2.2
最高时速(km/h) 144
100 km/h的加速时间(s) 15
额定功率(kW) 120
如图为轿车中用于改变车速的挡位。手推变速杆到达不同挡位可获得不同的运行速度,从“1～5”逐挡速度增大,R 是倒车挡。试问轿车要以最大动力上坡,变速杆应推至哪一挡?该车以额定功率和最高速度运行时,轿车的牵引力为
( )
A.“1”挡、3 000 N
B.“5”挡、3 000 N
C.“1”挡、2 000 N
D.“5”挡、2 000 N
【解析】选A。根据公式P=Fv可得功率恒定,速度越小,牵引力越大,故应该推至“1”挡上坡,该车以额定功率和最
高速度运行时,F===
3 000 N,则A正确,B、C、D错误。
9.如图所示,某艘重型气垫船,假设质量达 5.0×105 kg,最高时速为108 km/h,装有额定输出功率为9 000 kW的燃气轮机。假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力f与速度v满足f=kv,下列说法正确的是( )
A.该重型气垫船的最大牵引力为 3.0×105 N
B.由题中给出的数据可算出k=1.0×104 N·s/m
C.当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力大小为 3.0×105 N
D.当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船发动机的输出功率为 4 500 kW
【解题指南】解答本题时应注意以下两点:
(1)气垫船的功率为其牵引力的功率。
(2)当气垫船达到最大速率时,牵引力和阻力等大反向。
【解析】选B。最高速度v m=108 km/h=30 m/s,此时匀速运动牵引力F= =N=3×105 N。
在达到最大速度前F>3.0×105 N,所以A错误;由kv=f=F得:k= N·s/m =1.0×104 N·s/m,B正
确;f′=k·=f=1.5×105 N,此时发动机输出功率P′=F′=1.5×105×15 W=2 250 kW,C、D错误。
10.如图所示是我国出口量最大的城际动车,它是把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有牵引动力,又可以
载客,这样的客车车辆叫作动车。而动车组就是几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组。假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率
都相等。若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h;则6节动车加3节拖车编成的动车组的最大
速度为
( )
A.320 km/h
B.240 km/h
C.120 km/h
D.480 km/h
【解析】选A。动车组达到最大速度时,必有F=f。若1节动车加3节拖车编成动车组,则有P额=4kmg·v m,则=4v m=480 km/h;若6节动车加3节拖车编成动车组,达到最大速度时,则有6P额=9kmg·v m′,故v m′=320km/h。则A正确,B、C、D错误。
11.(10分)质量m为5.0×106 kg的列车以恒定不变的功率由静止沿平直轨道加速行驶,当速度增大到v1=2 m/s时,加速度a1=0.9 m/s2,当速度增大到v2=10 m/s时,加速度a2=0.1 m/s2。如果列车所受阻力大小不变,求:
(1)列车所受阻力是多少?
(2)在该功率下列车的最大速度是多少?
【解析】(1)设列车恒定不变的功率为P,大小不变的阻力为f,当列车速度增大到v1=2 m/s时,P=F1v1①
由牛顿第二定律可得F1-f=ma1②
当列车速度增大到
v2=10 m/s时,P=F2v2③
由牛顿第二定律可得F2-f=ma2④
将①、③分别代入②、④联立方程可解得
P=1.0×107W,f=5.0×105 N
(2)该功率下列车以最大速度行驶时,牵引力等于阻力,有P=Fv m=fv m
解得v m==20 m/s
答案:(1)5.0×105 N (2)20 m/s
12.(14分)如图所示,某汽车发动机的最大功率为63 kW,汽车满载时,质量为
1 225 kg,最高车速是165 km/h,汽车在水平路面上行驶。(g取10 m/s2)
(1)汽车所受阻力与车重的比值是多少?
(2)若汽车从静止开始,以1.0 m/s2的加速度做匀加速直线运动,这一过程能维持多长时间?
【解析】(1)汽车达到最大速度v max时,加速度a=0,则牵引力F与阻力f的关系是F=f,又P额=Fv max,
则f== N≈1.37×103 N,
则比值k==≈0.11。
(2)当汽车以恒定的加速度启动时,其功率一直在增大,在功率达到额定功率之前一直做匀加速直线运动,有a=,P额=Fv,v=at,
联立以上三式得t=
= s≈24.5 s。
答案:(1)0.11 (2)24.5 s
13.如图所示是修建高层建筑常用的塔式起重机。在起重机将质量m=5×103 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,保持该功率直到重物以v m=1.02 m/s的速度做匀速运动。g取10 m/s2,不计额外功。求:
(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。
【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F0等于重力,有:P0=F0v m,F0=mg
代入数据得P0=5.1×104 W。
(2)匀加速运动结束时,起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,匀加速运动所经历
的时间为t1,有:
P0=Fv1,F-mg=ma,v1=at1
联立解得t1=5 s
t2=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:v2=at2,P=Fv2
联立解得P=2.04×104 W。
答案:(1)5.1×104 W (2)5 s 2.04×104 W
14.(22分)如图所示,质量为 2 kg的物体静止在水平地面上,物体与地面间的动摩擦因数为0.2,最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等。t=0时,物体受到方向不变的水平拉力F的作用,F的大小在不同时间段内有不同的值,具体情况如表所示(g取10 m/s2)。求:
时间t/s 0～2 2～4 4～6 6～8
拉力F/N 4 8 4 8
(1)4 s末拉力的瞬时功率。
(2)6～8 s内拉力所做的功。
(3)8 s内拉力的平均功率。
【解析】(1)在0～2 s内,拉力等于 4 N,最大静摩擦力f m=f=μmg=4 N,故物体静止。
在2～4 s内,拉力F=8 N,由牛顿第二定律得,
F-μmg=ma
解得a=2 m/s2
位移为x1=a(Δt)2=4 m
4 s末物体的速度大小v=aΔt=4 m/s
4 s末拉力的瞬时功率P=Fv=8×４ W=32 W。
(2)在4～6 s内,拉力等于 4 N,滑动摩擦力等于 4 N,故物体做匀速直线运动。
位移x2=vΔt=4×２ m=8 m
在6～8 s内,拉力仍然是F=8 N,物体的加速度大小仍为a=2 m/s2
位移x3=vΔt+a(Δt)2=12 m
6～8 s内拉力所做的功W=Fx3=8×12 J=96 J。
(3)8 s内拉力所做的功W总=0 J+8×４J+4×８ J+96 J=160 J
平均功率P==20 W。
答案:(1)32 W (2)96 J (3)20 W
15.质量为150 kg的摩托车,额定功率为 4.5 kW。现使其由静止开始沿水平路面以 2 m/s2的加速度向前行驶,若此摩托车所受阻力恒为车重的0.05倍,(g取10 m/s2)则:
(1)行驶16 m时,摩托车的瞬时功率为多大?
(2)它能维持匀加速运动多长时间?
(3)此摩托车运动过程中最大速度多大?
【解析】(1)由F-f=ma得
牵引力F=f+ma=0.05×150×10N+150×２ N=375 N,
摩托车达到额定功率时的速度
v′＝= m/s=12 m/s,
通过的位移s′＝= m=36 m>16 m,
故摩托车行驶16 m时,处在匀加速运动阶段,
此时的瞬时速度
v== m/s=8 m/s,
P=Fv=375×８ W=3 000 W。
(2)摩托车维持匀加速运动的时间
t== s=6 s。
(3)当牵引力F′=f时,速度达到最大
v m=== m/s=60 m/s。答案:(1)3 000 W (2)6 s (3)60 m/s
高中物理难点——机车启动问题 难点分析： a 、F 、p 、v 四个物理量间相互联系、相互制约. 机车起动分两类：（1）以恒定功率起动；（2）以恒定牵引力起动. （1） 以恒定功率起动——P=Fv ，所以加速度一定是变化的。 ? 速度不断增加，F 减小，所以加速度逐渐减小 ? 阻力存在，牵引力F 减小到与阻力相等时，不能再减小，合力为零，匀速运动 ? 汽车达到最大速度时a =0，F =f ,P =Fv m =fv m . （2）以恒定牵引力起动（或以恒定加速度启动），P=Fv <额定功率P m ? 匀加速 ? 当功率增大到额定功率P m 后，变加速（a ↓） ? 速度增大到一定程度后，? （a =0）匀速. 例1.汽车以恒定功率P 由静止出发，沿平直路面行驶，最大速度为v ，则下列判断正确的是 A.汽车先做匀加速运动，最后做匀速运动 B.汽车先做加速度越来越大的加速运动，最后做匀速运动 C.汽车先做加速度越来越小的加速运动，最后做匀速运动 D.汽车先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动 解析： 汽车以恒定功率P 由静止出发，根据功率与速度关系式P=Fv ，F 为牵引力 ? 当功率P 一定时，速度v 越大，牵引力F 越小， ? 刚开始速度很小，牵引力F 很大，牵引力F 大于阻力，合力向前，加速度向前，物体做加速运动 ? 随着速度的增加，牵引力F 不断变小，合力也变小，加速度也变小 ? 当牵引力F 减小到等于阻力时，加速度减为零，速度达到最大，之后物体做匀速直线运动 故选C ． 例2.汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的倍，当速度为4 m/s 时，加速度为0.4 m/s 2.若保持此时的功率不变继续行驶，汽车能达到的最大速度是________m/s. （g 取10 m/s 2） 解析： ? 设汽车质量为m ，阻力f= ? 速度为v=4 m/s 时，加速度为a=0.4 m/s 2，F-f=ma ，因此F=f+ma=+ma ? 此时功率P=Fv=+ma)v ? 汽车速度最大时，此时牵引力F 最小，a=0，合力为零，m g 01.0f F min == 例3. 汽车发动机额定功率为60 kW ，汽车质量为×103 kg ，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的倍，g 取10 m/s 2，试求： （1）汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？ （2）若汽车从静止开始，以0.5 m/s 2的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长时间？ （3）若汽车以额定功率起动，则汽车车速为v=2m/s 时其加速度多大？ 解析：（1） ? 额定功率，P=Fv ，（注意F 是牵引力，不是合力！） ? 车质量为m ，车重为mg ，阻力f= ? 速度最大时，加速度a=0，牵引力m g 1.0f F min == ? 此时功率依然为额定功率，故max min v F P =
物理必修二重点实验练习 一、研究平抛物体的运动实验 1、在做“研究平抛物体的运动”实验时，让小球多次沿同一轨道运动，通过描点法画出小 球做平抛运动的轨迹. （1）为了能较准确地描绘运动轨迹，下面列出了一些操作要求，将你认为正确的选项填在横线上______. A.通过调节使斜槽末端的切线保持水平 B.实验所用斜槽的轨道必须是光滑的 C.每次必须由静止释放小球，而释放小球的位置始终相同 D.将球的位置标在纸上后，取下纸，用直尺将点连成折线 （2）某同学在做实验时，用一张印有小方格的纸记录轨迹，小方格的边长L=10cm，若小球在平抛运动途中的几个位置如图所示的a、b、c、d，则小球平抛的初速度的计算公式为v0=_____（用L，g表示），其值是____m/s，小球过c点时速度的大小约为_____m/s（g取10m/s2）. 2、一个同学在《研究平抛物体的运动》实验中，只画出了如图所示的一部分曲线，于是他在曲线上取水平距离Δs相等的三点A、B、C，量得Δs=0.2m.又量出它们之间的竖直距离分别为h1=0.1m，h2=0.2m，利用这些数据，可求得：
（1）物体抛出时的初速度为_____m/s; （2）物体经过B点时的竖直分速度为_____m/s; （3）抛出点在A点上方的高度为_____m. 二、探究功与速度变化的关系 3、某实验小组采用如图所示的装置探究功与速度变化的关系，小车在橡皮筋的作用下弹出后，沿木板滑行。打点计时器的工作频率为50Hz （1）实验中木板略微倾斜，这样做。 A．是为了使释故小车后，小车能匀加速下滑 B．是为了增大小车下滑的加速度 C．可使得橡皮筋做的功等于合力对小车做的功 D．可使得橡皮筋松弛后小车做匀速运动 （2）实验中先后用同样的橡皮筋1条、2条、3条…合并起来挂在小车的前端进行多次实验，每次都要把小车拉到同一位置再释放。把第1次只挂1条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功记为W,，第二次挂2条橡皮筋时橡皮筋对小车做的功为2W．…橡皮筋对小车做功后而使小车获得的速度可由打点计时器打出的纸带测出。根据纸带求得小车获得的速度为m／s。（保留三位有效数字） （3）若根据多次测量数据画出的W—v图像如图所示，根据图线形状，可知对W与v的关系符合实际的是图。
机车起动问题 理综测试注重以现实问题立意，突出能力考查.因而以机车起动为情景的高考命题屡次出现于近几年高考试卷中，该类问题中对于a 、F 、p 、v 四个物理量间相互联系、相互制约关系的分析是考生的难点所在. ●机车起动分两类：（1）以恒定功率起动；（2）以恒定牵引力起动.其解题关键在于逐步分析v 、a 、F 、p 间关系，并把握由起动到匀速的临界条件F =f ，即汽车达到最大速度的条件. 该类问题的思维流程为： （1）以恒定功率起动的运动过程是：变加速（a ↓）（a =0）匀速，在此过程中，F 牵、v 、a 的变化情况： 所以汽车达到最大速度时a =0，F =f ,P =Fv m =fv m . （2）以恒定牵引力匀加速起动的运动过程是：匀加速?当功率增大到额定功率P m 后，变加速（a ↓） ? （a =0）匀速.各个量（牵引功率、牵引力、加速度、速度）的变化情况如 ●难点展台 1.（★★★）汽车以恒定功率P 由静止出发，沿平直路面行驶，最大速度为v ，则下列判断正确的是 A.汽车先做匀加速运动，最后做匀速运动 B.汽车先做加速度越来越大的加速运动，最后做匀速运动 C.汽车先做加速度越来越小的加速运动，最后做匀速运动 D.汽车先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动 2.（★★★★）汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的0.01倍，当速度为4 m/s 时，加速度为0.4 m/s 2.若保持此时的功率不变继续行驶，汽车能达到的最大速度是________m/s. （g 取10 m/s 2） ●案例探究 ［例1］（★★★★）汽车发动机额定功率为60 kW ，汽车质量为5.0×103 kg ，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的0.1倍，试求： （1）汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？ （2）若汽车从静止开始，以0.5 m/s 2的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长 匀速运动 保持达到最大时即机车做变加速直线运动时 当m m v v v f F a m f F a v P F v ?=→ ←=↓?-=↓?=↑?0
难点1 机车起动问题分析 理综测试注重以现实问题立意，突出能力考查.因而以机车起动为情景的高考命题屡次出现于近几年高考试卷中，该类问题中对于a 、F 、p 、v 四个物理量间相互联系、相互制约关系的分析是考生的难点所在. ●难点 1.（★★★）汽车以恒定功率P 由静止出发，沿平直路面行驶，最大速度为v ，则下列判断正确的是 A.汽车先做匀加速运动，最后做匀速运动 B.汽车先做加速度越来越大的加速运动，最后做匀速运动 C.汽车先做加速度越来越小的加速运动，最后做匀速运动 D.汽车先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动 2.（★★★★）汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的0.01倍，当速度为4 m/s 时，加速度为0.4 m/s 2.若保持此时的功率不变继续行驶，汽车能达到的最大速度是________m/s. （g 取10 m/s 2） ●案例探究 ［例1］（★★★★）汽车发动机额定功率为60 kW ，汽车质量为5.0×103 kg ，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的0.1倍，试求： （1）汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？ （2）若汽车从静止开始，以0.5 m/s 2的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长时间？ 命题意图：考查对汽车起动的两类问题及过程的分析能力.B 级要求. 错解分析：（1）对v 、F 、a 、p 间相互制约关系分析不透，挖掘不到临界条件和临界状态，（2）在第（2）问中认为功率刚达到最大（即额定功率）时，速度亦达到了最大. 解题方法与技巧：（1）汽车以恒定功率起动时，它的牵引力F 将随速度v 的变化而变化，其加速度a 也随之变化，具体变化过程可采用如下示意图表示： 由此可得汽车速度达到最大时，a =0， kmg P v v F P kmg f F m m =?????====12 m/s （2）要维持汽车加速度不变，就要维持其牵引力不变，汽车功率将随v 增大而增大，当P 达到额定功率P 额后，不能再增加，即汽车就不可能再保持匀加速运动了.具体变化过程 匀速运动保持达到最大时即时当m m v v v f F a m f F a v P F v ?==↓?-=↓?=↑?0
高一物理必修2复习 第一章曲线运动 1、 曲线运动中速度的方向不断变化，所以曲线运动必定是一个变速运动。 2、物体做曲线运动的条件： 当力F 与速度V 的方向不共线时，速度的方向必定发生变化，物体将做曲线运动。 注意两点：第一，曲线运动中的某段时间内的位移方向与某时刻的速度方向不同。位移方向是由起始位置指向末位置的有向线段。速度方向则是沿轨迹上该点的切线方向。第二，曲线运动中的路程和位移的大小一般不同。 3、 平抛运动：将物体以某一初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体所做的运动。 平抛运动的规律：（1）水平方向上是个匀速运动（2）竖直方向上是自由落体运动 位移公式：t x 0ν= ；2 2 1gt y = 速度公式：0v v x = ; gt v y = 合速度的大小为：22 y x v v v += ； 方向，与水平方向的夹角θ为：0 tan v v y = θ 1. 关于质点的曲线运动，下列说法中不正确的是 （ ） A ．曲线运动肯定是一种变速运动 B ．变速运动必定是曲线运动 C ．曲线运动可以是速率不变的运动 D ．曲线运动可以是加速度不变的运动 2、某人骑自行车以4m/s 的速度向正东方向行驶，天气预报报告当时是正北风，风速也是4m/s ，则骑车人感觉的风速方向和大小（ ） A.西北风，风速4m/s B. 西北风，风速24 m/s C.东北风，风速4m/s D. 东北风，风速24 m/s 3、有一小船正在渡河，离对岸50m 时，已知在下游120m 处有一危险区。假设河水流速为5s m ，为了使小船不通过危险区而到达对岸，则小船自此时起相对静水速度至少为（ ） A 、2.08s m B 、1.92s m C 、1.58s m D 、1.42s m 4. 在竖直上抛运动中， 当物体到达最高点时 （ ） A. 速度为零， 加速度也为零 B . 速度为零， 加速度不为零 C. 加速度为零， 有向下的速度 D. 有向下的速度和加速度 5.如图所示，一架飞机水平地匀速飞行，飞机上每隔1s 释放一个铁球，先后共释放4个,若不计空气阻力，则落地前四个铁球在空中的排列情况是（ ） 6、做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是：（ ） A ．大小相等，方向相同 B ．大小不等，方向不同 C ．大小相等，方向不同 D ．大小不等，方向相同 7．一小球从某高处以初速度为v 0被水平抛出，落地时与水平地面夹角为45?，抛出点距地面的 高度为 ( ) A ．g v 20 B ．g v 202 C ．g v 220 D ．条件不足无法确定
功和功率练习 1.额定功率为80kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为20m/s。已知汽车的质量为2×103kg，若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为2m/s2．假定汽车在整个运动过程中阻力不变。求： （1）汽车受到的阻力F f大小； （2）汽车匀加速运动过程中发动机牵引力大小； （3）汽车匀加速运动过程的时间； （4）汽车发动机在3s末提供的瞬时功率。 2.美国《大众科学》杂志报道，中国首艘国产航母预计在2019年服役，该航母将采用电磁弹射技术以缩短战斗机的起飞距离。航母的水平电磁弹射跑道长度L=50m。一架质量为m=4.0×104kg的战斗机在跑道上由静止开始做匀加速直线运动，发动机提供的动力F1=2×105N，电磁弹射装置水平推进力F2=8.8×105N，战斗机受到的阻力恒为自身重力0.2倍，g=10m/s2．求： （1）战斗机运动的加速度大小； （2）战斗机运动到该跑道末端时推进力F2的功率。 3.如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机，在起重机将质量为m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，加速度为a，当起重机输出功 率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做速度为v m的匀速运动，不计额外 功。重力加速度为g。求： （1）求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。 4.如图所示，固定斜面AB长L=2m，倾角θ=37°，BC段为与斜面平滑连接的水平地面。一个质量m=1kg的小物块（可视为质点）从斜面顶端A由静止开始滑下。已知小物块与斜时间的动摩擦因数为μ1=0.25，小物块与地面间的动摩擦因数为μ2=0.5．求：（不计空气阻力，g=l0m/s2，sin37°=0.6，cos37°=0.8） （1）小物块在斜面上运动时加速度a的大小； （2）小物块滑到斜面底端B点时，重力的瞬时功率P； （3）小物块在水平地面上滑行的最远距离x。 5.某电动机工作时输出功率P与拉动物体的速度v之间的关系如图（a）所示。现用该电动机在水平地面内拉动一物体（可视为质点），运动过程中轻绳始终处在拉直状态，且不可伸长，如图（b）所示。已知物体质量m=1kg，与地面的动摩擦因数μ1=0.35，离出发点左侧s距离处另有一段动摩擦因数为μ2、长为d的粗糙材料铺设的地面。（g取10m/s2） （1）若s足够长，电动机功率为2W时，物体在地面能达到的最大速度是多少？ （2）若s足够长，当物体速度为0.1m/s时，加速度为多少？ （3）若s=0.16m，物体与粗糙材料之间动摩擦因数μ2=0.45．启动电动机后，分析物体在达到粗糙材料之前的运动情况。若最终能滑过粗糙材料，则d应满足什么条件？
高考物理专题——汽车启动问题 知识回顾： 汽车由静止开始启动的实际过程较为复杂，在高中阶段我们可以把它简化成以下两种方式：一种是以恒定功率起动；另一种是以匀加速起动。 恒功率启动： 当汽车以恒定功率P e 起动时，由Fv P e =知，v 增大，F 减小；由m f F a -= 知a 减小，汽车做变加速直线运动。当a =0，即F=f 时，汽车达到最大速度f P v e m = ，此后汽车做匀速直线运动。 恒牵引力启动： 当汽车匀加速起动时，加速度m f F a -=恒定，但v 逐渐增大，由P=FV 可知P 增大，汽车做匀加速直线。当P=P e 时，匀加速运动结束，由Fv P e =知V 增大，F 减小；由m f F a -=知a 减小，汽车做加速度逐渐减小的直线运动。当a =0，即F=f 时，汽车达到最大速度f P v e m =，此后汽车做匀速直线运动。 【例1】 汽车发动机的额定功率为60kW ，汽车质量为5t ，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车重的0.1倍，求： （1）汽车以额定功率从静止起动后能达到的最大速度是多少？ （2）汽车从静止开始，保持以0.5m/s 2的加速度做匀加速运动这一过程能维持多长时间? 解析：（1）汽车以额定功率起动,先做加速度减小\速度增加的变加速运动，当a=0时做匀速直线运动，此时速度最大V m ，则有kmg f F == m e Fv P = 所以 s m kmg P v e m /12== （2）汽车以恒定加速度起动，加速度m kmg F a -= ，功率随速度增大而增大，V 在达最大值之前，经历了2个过程：先是匀加速，然后是变加速运动。当功率达到额定功率时，P e =FV 1，设保持匀加速运动的时间为t ，匀加速能达到最大的速度为V 1。 根据牛顿第二定律和运动规律得 ma kmg F =- at v =1 1Fv P P e == 代入数据解得s t 16= 对于汽车起动问题，首先要搞清楚是以什么方式起动，然后分析运动过程中各物理量的变化情况，最后根据试题的具体情况进行求解。 【例2】（★★★★）汽车发动机额定功率为60 kW ，汽车质量为5.0×103 kg ，汽车在水
必修二实验复习与相应练习题 实验一：研究平抛运动 实验器材: 斜槽、小球、木板、白纸（可先画上坐标格）、图钉、铅垂线、直尺、三角板、铅笔等。 1实验步骤 ①安装调整斜槽:用图钉把白纸钉在竖直板上,在木板的左上角固定斜槽,并使其末端保持水平; ②调整木板:用悬挂在槽口的铅垂线把木板调整到竖直方向,并使木板平面与小球下落的竖直面平行且靠近,固定好木板; ③确定坐标轴:把小球放在槽口处,用铅笔记下小球在槽口时球心在木板上的水平投影点O,O即为坐标原点,再利用铅垂线在纸上画出通过O点的竖直线,即y轴 ④确定小球释放点:选择一个小球在斜槽上合适的位置由静止释放,使小球运动轨迹大致经过白纸的右下角; ⑤描绘运动轨迹:把笔尖放在小球可能经过的位置上,如果小球运动中碰到笔尖,用铅笔在该位置画上一点,用同样的方法,从同一位置释放小球,在小球运动路线上描下若干点. 2注意事项 1、应保持斜槽末端的切线水平，钉有坐标纸的木板竖直，并使小球的运动靠近坐标纸但不接触； 2、小球每次必须从斜槽上同一位置无初速度滚下，在斜槽上释放小球的高度应适当，使小球以合适的水平初速度抛出，其轨迹在坐标纸的左上角到右下角间分布，从而减小测量误差； 3、坐标原点（小球做平抛运动的起点）不是槽口的端点，应是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点。 问题一：已知远点求速度
t x v t v x g y t gt y = ?==?=002221 问题二不知原点求初速度 T x T x v gT y y 2 10212= ==- 实验二：探究功与物体速度变化的关系 一实验器材：木板、小车、橡皮筋(若干）、打点 计时器、电源、纸带、钉子2枚 二实验步骤： 1、按图装好实验器材，把木板稍微倾斜，平衡阻力 先用一条橡皮筋做实验，把橡皮筋拉长到一定的位置，理好纸带，接通电源，释放小车。 3换用纸带，改用2条、3条。。。同样的橡皮筋进行实验，保持每次实验中橡皮筋拉长的长度相同。 4由纸带算出小车获得的速度，把小车第一次获得的功记为w ，第二次，第三次。。。记为2w ，3w
27 机车启动问题 【核心要点提示】 两种启动方式的过程分析： v ↑?F ＝P 不变 v ↓?a ＝ F －F 阻 m ↓ 【训练】 (2016·安徽省八校高三联考)一辆汽车在平直公路上行驶时，受到的阻力为其重力的n 倍，当其速度为v 、加速度为a 时，发动机的实际功率为P ，重力加速度为g ，则该汽车的质量为( ) A.P （a ＋ng ）v B.（a ＋ng ）v P C.P （ng －a ）v v D.（ng －a ）v P 【解析】根据牛顿第二定律得F －f ＝ma ，解得F ＝f ＋ma ，则发动机的实际功率P ＝Fv ＝(ma ＋f )v ，由于f ＝nmg ，即P ＝(ma ＋nmg )v ，解得m ＝P （a ＋ng ）v 。A 项正确。 【答案】C (2016·福建省福州市高三联考)质量为m 的汽车在平直路面上启动，启动过程的速度图象如图所示，从t 1时刻起汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力恒为F f ，则( )
A ．0～t 1时间内，汽车的牵引力等于m v 1 t 1 B ．t 1～t 2时间内，汽车的功率等于??? ?m v 1 t 1 ＋F f v 1 C ．汽车运动过程中最大速度等于??? ?mv 1 F f t 2 ＋1v 1 D ．t 1～t 2时间内，汽车的平均速度小于v 1＋v 2 2 【解析】0～t 1时间内，汽车匀加速运动时的加速度为a ＝v 1t 1，牵引力F ＝F f ＋ma ＝F f ＋m v 1 t 1， 故A 错误；t 1～t 2时间内，汽车的功率P ＝(F f ＋m v 1 t 1)v 1，故B 正确；汽车的最大功率为P ＝ Fv 1，达到最大速度时有P ＝F f v 2，联立可得最大速度v m ＝v 2＝(mv 1 F f t 1＋1)v 1，故C 错误；t 1～t 2 时间内，汽车做变加速运动，该过程图线与时间轴围成的面积大于匀变速过程的面积，即变加速的位移大于匀加速的位移，所以汽车的平均速度大于v 1＋v 2 2，故D 错误。 【答案】B (2015·江苏省扬州市高三联考)有一辆质量为170 kg 、输出功率为1 440 W 的太阳能试验汽车，安装有约6 m 2的太阳能电池板和蓄能电池，该电池板在有效光照条件下单位面积输出的电功率为30 W/m 2。若驾驶员的质量为70 kg ，汽车最大行驶速度为90 km/h 。假设汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，则汽车( ) A ．以最大速度行驶时牵引力大小为57.6 N B ．起动时的加速度大小为0.24 m/s 2 C ．保持最大速度行驶1 h 至少需要有效光照8 h D ．直接用太阳能电池板提供的功率可获得3.13 m/s 的最大行驶速度 【解析】根据P 额＝Fv max ，得F ＝P 额v max ＝1 44025 N ＝57.6 N ，故A 正确；以额定功率启动时有 F －f ＝ma ，而刚启动时v ＝0，则f ＝0，故刚启动时加速度很大，B 错误；由公式W ＝Pt ，由能量守恒得1 440 W×1 h ＝30×6 W×t ，得t ＝8 h ，即保持最大速度行驶1 h 至少需要有效光照8 h ，故C 正确；由题意：汽车行驶时受到的阻力与其速度成正比，设f ＝kv ，则结合前面分析有57.6＝k ×25，得k ＝2.304，当直接用太阳能电池板提供的功率行驶达最大速度时：
机车启动问题 [教材分析] 本节是功率这节的补充内容，难度较大，综合性较强，其中涉及到高一阶段除曲线运动外的几乎所有内容，如受力分析，牛顿第二定律，运动学公式及功率公式，是与高考接轨的一个考点。 [学情分析] 由于本节内容的难度较大，首要的一条就是学生对前面知识点的复习问题，对牛顿第二定律而言，F=ma中的F是指合力；怎样用v-t图去描述物体的运动等；第二，学生应自己动手推导从而得出结论，切忌死记结论；第三，这节最终的问题要落实在做题上，学生通过习题去了解过程并且掌握解题关键条件，从而对整个问题有一个系统的认识。 [教学目标] (i)知识目标 1．理解机车的两种启动过程及其特点。 2．学会用机车启动的关键条件解题。 (ii)能力目标 1．能够运用两种启动的特点解机车的启动问题。 2．学生会自己动手推导，讨论，分析机车问题。 3．培养学生逻辑思维能力。 (iii)情感目标 1．通过这节课的学习激发学生的学习兴趣。 2．让学生发现并体会物理学中的逻辑性。 3．通过自己的推理去感受物理学习中的乐趣。 [教学重点] 1．理解解决机车启动问题的两个核心公式。 2．理解机车两种启动方式中各段的运动性质。 [教学难点] 1．学会分析机车启动问题中的解题关键及突破点。 2．对两种启动方式的v-t图分析。 3．学会将牛顿第二定律及功率方程融入机车问题。 [教学方法] 利用多媒体引导分析教学 [教学过程] 设计思想：力求体现新课标倡导的“教师主导、学生主体”的思想。以学生的活动逐步推进教学。本设计还力求突出课堂的有效性，引导学生进行探究，参与问题讨论，让更多的学生能融入课堂，思维和能力都能得到发展。 [教学过程]
机车启动的两种情况：以恒定的功率启动；以恒定的加速度a 启动（也就是以恒定牵引力启动）其解题关键在于逐步分析v 、a 、F 、p 间关系，并把握由起动到匀速的临界条件F =f ，即汽车达到最大速度的条件。 一、以恒定的功率启动（也适用于以额定功率启动） 由公式P=Fv 和F-f=ma （阻力f 为定值）知，由于P 恒定，随着v 的增大，F 必将减小，a 也必将减小，机车做加速度不断减小的加速运动，直到F=f ，a=0，这时v 达到最大值 max P P v F f = = 可见恒定功率的加速运动一定不是匀加速运动。这种加速过程发动机做的功只能用W=Pt 计算，不能用W=Fs 计算（因为F 为变力）。 在此过程中，F 牵、v 、a 的变化情况： max max 0|| P F f v F a a F f v v v v m -↑?= ↓?= ↓?==?←→当时即时达到最大保持匀速运动 机车做变加速直线运动 所以综上所述汽车以恒定的功率启动，达到最大速度时a =0，F =f ,P =Fv max =fv max . 以恒定的功率启动（也适用于以额定功率启动）的v —t 图像 二、以恒定的加速度a 启动（也就是以恒定牵引力F 恒启动） 由公式P=Fv 和F-f=ma （阻力f 为定值）知，由于F 恒恒定，所以a 恒定，机车做匀加速运动，而随着v 的增大，功率也将不断增大，直到功率达到额定功率P 额，功率不能再增大了.这时匀加速运动结束，其匀加速运动能达到的最大速度为， max < F P P v f = 额额恒 此后机车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了。可见当机车做恒定牵引力的加速运动时功率一定不恒定.这种加速过程发动机做的功只能用W=F ·s 计算，不能用W=P ·t 计算（因为P 为变功率）. 各个量（牵引功率、牵引力、加速度、速度）的变化情况如下： v max 0 v
高一年级第二学期第二次模块检测 物理试题（A）2013-5-14 本试卷分第I卷（选择题）和第II卷（非选择题）两部分。考试时间90分钟。满分100分。 第I卷（选择题共48分） 注意事项： 1、答第I卷前，考生务必将自己的姓名、考号、班级、考试科目涂写在答题卡上。考试结束，将答题卡和答题卷一并交回。 2、每小题选出答案后，用铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑。如需改动，用橡皮擦干净后，再选涂其他答案标号。 一、本题共10小题；每小题5分，共50分。在每小题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4分，选不全的得2分， 1．首先精确测量引力常量的科学家是（） A．第谷 B ．牛顿C．开普勒D．卡文迪许 2．做曲线运动的物体，在运动过程中可能不发生变化的物理量是（） A．速度B．速率C．加速度D．合外力 3．如图所示的四幅图是小新提包回家的情景，小新对提包的拉力没有做功的是（） 4．关于天体的运动，下列说法正确的是（） A．金星和木星绕太阳运动的轨道半径三次方与周期平方的比值相同 B．围绕地球运动的所有同步卫星处于同一轨道 C．我国“神舟七号”的载人返回舱要返回地球就必须在原轨道上加速 D．我国成功发射的“嫦娥一号”围绕地球运行时的速度大于11.2km/s 5．质量为m的汽车，以速率v通过半径为 r 的凹形桥，在桥面最低点时汽车对桥面的压力大小是（） A．mg B． r mv2 C． r mv mg 2 -D． r mv mg 2 + 6．两颗人造卫星A、B绕地球做匀速圆周运动，周期之比为T A∶T B=1∶8，则轨道半径之比和运动速率之比分别为（） A．R A∶R B=4∶1，v A∶v B=1∶2 B．R A∶R B =4∶1，v A∶v B =2∶1 C．R A∶R B =1∶4，v A∶v B =1∶2D．R A∶R B =1∶4，v A∶v B =2∶1 7．把甲物体从2h高处以速度v0水平抛出，落地点与抛出点的水平距离为L；把乙物体从h高处以速度2 v0水平抛出，落地点与抛出点的水平距离为s。则L与s的关系为 ( ) A．L=s/2 B．L=2s C．L=s 2 1 D．L=s2 8．有两颗行星A、B，在两个行星表面附近各有一颗卫星，如果这两颗卫星运动的周期相等，下列说法正确的是（） A．行星A、B表面重力加速度之比等于它们的半径之比 B．两卫星的线速度一定相等 C．行星A、B的质量和半径一定相等 D．行星A、B的密度一定相等 9. 如图所示，用长为L的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，则 ( ) A．小球在最高点时所受向心力一定为重力 B．小球在最高点时绳子的拉力不可能为零 C．若小球刚好能在竖直面内做圆周运动，则其过最高点的速率是gL D．小球在圆周最低点时拉力一定大于重力 10．某人用手将2kg物体由静止向上提起1m，这时物体的速度为3m/s（g取10m/s2），则下列说法正确的是（不计空气阻力）（）
机车启动问题 1.(6分)(多选)设匀速行驶的汽车,发动机的功率保持不变,则( ) A.路面越粗糙,汽车行驶得越慢 B.路面越粗糙,汽车行驶得越快 C.在同一路面上,汽车不载货比载货时行驶得快 D.在同一路面上,汽车不载货比载货时行驶得慢 2.(6分)一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动,运动过程中保持恒定的牵引功率,其加速度a和速度的倒数 图像如图所示。若已知汽车的质量,则根据图像所给的信息,不能求出的物理量是( ) A.汽车的功率 B.汽车行驶的最大速度 C.汽车所受到的阻力 D.汽车运动到最大速度所需的时间 3.(6分)(多选)如图所示是新能源电动汽车,假设总质量为 1 000 kg。行驶中,该车速度在14～20 m/s范围内保持恒定功率20 kW不变。一位同学坐在驾驶员旁边观察车内里程表和速度表,记录了该车在位移120～400 m范围内做直线运动时的一组数据如表,设汽车在上述范围内受到的阻力大小不变,则( ) s/m 120 160 200 240 280 320 360 400 v/(m·s-1) 14.5 16.5 18.0 19.0 19.7 20.0 20.0 20.0 A.该汽车受到的阻力为 1 000 N B.位移120～320 m过程牵引力保持不变 C.位移120～320 m过程不能根据匀变速运动的规律求时间 D.该车速度在14～20 m/s范围内可能做匀加速直线运动
4.一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物,当重物的速度为v1时,起重机的功率达到最大值P,以后起重机保持该功率不变,继续提升重物,直到以最大速度v2匀速上升,重物上升的高度为h,则整个过程中,下列说法 正确的是( ) A.钢绳的最大拉力为 B.钢绳的最大拉力为mg C.重物匀加速的末速度为 D.重物匀加速运动的加速度为-g 5.一辆小汽车在平直路面上由静止启动,在前 5 s内做匀加速直线运动,5 s末达到额定功率,之后保持额定功率运动,其v -t图像如图所示。已知汽车的质量m=2×103 kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1 倍,g取10 m/s2,则以下说法错误的是( ) A.汽车在前 5 s内的牵引力为4×103 N B.汽车在前 5 s内的牵引力为6×103 N C.汽车的额定功率为60 kW D.汽车的最大速度为30 m/s 6.一辆载货卡车正在一段坡路上以速度v1匀速行驶,卡车受到来自地面的阻力大小为f1。上坡过程中,突然天降大雨,地面的阻力大小减小为f2,卡车功率保持不变,一直运动到再次保持匀速v2,则下列说法正确的是 ( ) A.图甲为卡车的速度—时间图像 B.图乙为卡车的速度—时间图像 C.卡车先后匀速运动的速度大小之比为v1∶ｖ2=f2∶ｆ1 D.卡车在变速运动阶段的平均速度小于
高一物理必修2复习 第一章曲线运动 1、 曲线运动中速度的方向不断变化，所以曲线运动必定是一个变速运动。 2、物体做曲线运动的条件： 当力F 与速度V 的方向不共线时，速度的方向必定发生变化，物体将做曲线运动。 注意两点：第一，曲线运动中的某段时间内的位移方向与某时刻的速度方向不同。位移方向是由起始位置指向末位置的有向线段。速度方向则是沿轨迹上该点的切线方向。第二，曲线运动中的路程和位移的大小一般不同。 3、 平抛运动：将物体以某一初速度沿水平方向抛出，不考虑空气阻力，物体所做的运动。 平抛运动的规律：（1）水平方向上是个匀速运动（2）竖直方向上是自由落体运动 位移公式：t x 0ν= ；221gt y = 速度公式：0v v x = ; gt v y = 合速度的大小为：22y x v v v += ； 方向，与水平方向的夹角θ为：0tan v v y =θ - 1. 关于质点的曲线运动，下列说法中不正确的是 （ ） A ．曲线运动肯定是一种变速运动 B ．变速运动必定是曲线运动 C ．曲线运动可以是速率不变的运动 D ．曲线运动可以是加速度不变的运动 2、某人骑自行车以4m/s 的速度向正东方向行驶，天气预报报告当时是正北风，风速也是4m/s ，则骑车人感觉的风速方向和大小（ ） A.西北风，风速4m/s B. 西北风，风速24 m/s C.东北风，风速4m/s D. 东北风，风速24 m/s 3、有一小船正在渡河，离对岸50m 时，已知在下游120m 处有一危险区。假设河水流速为5s m ，为了使小船不通过危险区而到达对岸，则小船自此时起相对静水速度至少为（ ） A 、s m B 、1.92s m C 、s m D 、s m 4. 在竖直上抛运动中， 当物体到达最高点时 （ ） A. 速度为零， 加速度也为零 B . 速度为零， 加速度不为零 ） C. 加速度为零， 有向下的速度 D. 有向下的速度和加速度 5.如图所示，一架飞机水平地匀速飞行，飞机上每隔1s 释放一个铁球，先后共释放4个,若不计空气阻力，则落地前四个铁球在空中的排列情况是（ ） 6、做平抛运动的物体，每秒的速度增量总是：（ ） A ．大小相等，方向相同 B ．大小不等，方向不同
1.恒定功率的启动方式 由公式Ｐ=Ｆv 和F-f=ma 知，由于P 恒定，随着v 的增大,F 必将减小, m f F a -= 也必将减小，机车做加速 度不断减小的加速运动，直到Ｆ＝f,a=０,这时v 达到最大值f P F P v == max 可见恒定功率的加速运动一定不是匀加速运动.这种加速过程发动机做的功只能用W ＝P ｔ计算，不能用Ｗ=F ｓ计算（因为F 为变力)． 2.恒定牵引力（恒定ａ）的启动方式 由公式Ｐ＝Fv 和Ｆ-f ＝ma 知，由于Ｆ恒定,所以a 恒定,机车做匀加速运动,而随着v 的增大， 功率也将不断增大，直到功率达到额定功率P,功率不能再增大了.这时匀加速运动结束，其最大速度为 max 1v f P F P v =<= ，此后机车要想继续加速就只能做恒定功率的变加速运动了.可见当机车做恒定牵引力的加速运动时功率一定不恒定.这种加速过程发动机做的功只能用W=Ｆ·s 计算，不能用W=P ·t 计算（因为Ｐ为变功率). 以上机车的两种启动过程可用如图所示的v-t 图像来概括说明.0-t 1时间内,机车从静止开始匀加速运动，牵引力F 恒定，机车的输出功率Ｐ=Fv 不断变大,t 1时刻达到额定功率(匀加速阶段结束）;t 1-t 2时间内，机车以恒定功率继续加速，牵引力和加速度不断减小（加速度减小的加速运动),对应图像中曲线部分;t 2时刻加速度减为零，F=ｆ，机车匀速前进（对应图像中水平直线部分)，此时达到最大速度 f P v = max 补充练习:(注:加★的为选做题） 1． 如图所示,质量为m=2.0kg 的小滑块,由静止开始从倾角 的固 定的光滑斜面的顶端A 滑 至底端B ，Ａ点距离水平地面的高度h=5.０m,重力加速度g 取1０m ／s2，求: (1)滑块由A 滑到B 经历的时间； （2)滑块由A 滑到B 点时的动能 (３） 滑块由A 滑到Ｂ时的重力功率 ２. 一辆质量 kg 的汽车,额定功率 ６０kW ，在水平路面上从静止开始以0.5m/s2的加速度作匀加速直线运动，设汽车所受阻力为车重的0.1倍,试问：(1)汽车的最大速度 是多少? (2)匀加速运动的最大速度是多少？ (3)汽车匀加速直线运动的时间是多少? ３. 汽车发动机的额定功率为6０KW ，汽车的质量为５×103k ｇ，汽车在水平路面上行驶时,阻力是车的重力的0.０5倍,若汽车始终保持额定的功率不变,取g=10ｍ／s2,则从静止启动后，求:（１)汽车所能达到的最大速度是多大？ (２)当汽车的加速度为1m ／s ２时，速度是多大？ ★(3)若汽车由启动到速度变为最大值后马上关闭发动机，测得汽车在关闭发动机前已通过624m 的路程，求汽车从启动到停下来一共经过多长时间? 4. 汽车发动机的额定功率P0＝1５0k Ｗ,汽车的质量ｍ=５．0×10３㎏,汽车在水平路面上行驶驶时,阻力是车重的ｋ=0．１0倍，重力加速度ｇ=10m ／ｓ２.(所有计算结果保留两位有效数字)(1）若汽车保持额定功率不变从静止启动,当车速为ｖ1=１0ｍ/s 时其加速度a1 是多大？ （2）若汽车从静止开始,保持以a=1．0 m ／s2 的加速度做匀加速直线运动，维持这一过程的时间t 是多长?这一过程中汽车牵引力做功W 是多少? 参考答案： 第一题:解析：（1）物块沿斜面下滑受到重力和斜面支持力，由牛顿第二定律。得小滑块沿斜面运动的
1.（★★★）汽车以恒定功率P 由静止出发，沿平直路面行驶，最大速度为v，则下列判断正确的是 A.汽车先做匀加速运动，最后做匀速运动 B.汽车先做加速度越来越大的加速运动，最后做匀速运动 D.汽车先做加速运动，再做减速运动，最后做匀速运动 2.（★★★★）汽车在水平公路上行驶，车受的阻力为车重的0.01 倍，当速度为 4 m/s 时，加速度为0.4 m/s2. 若保持此时的功率不变继续行驶，汽车能达到的最大速度是 ________m/s. （ g 取 10 m/s2） ●案例探究 ［例 1］（★★★★）汽车发动机额定功率为60 kW ，汽车质量为 5.0× 103kg，汽车在水平路面行驶时，受到的阻力大小是车重的0.1倍，试求： （1）汽车保持额定功率从静止出发后能达到的最大速度是多少？ （2）若汽车从静止开始，以 0.5 m/s2的加速度匀加速运动，则这一加速度能维持多长 时间？ ［例 2］（★★★★★）电动机通过一绳子吊起质量为8 kg 的物体，绳的拉力不能超过120 N ，电动机的功率不能超过1200 W ，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90 m （已知此物体在被吊高接近90 m时，已开始以最大速度匀速上升）所需时间为多少？ v 匀速 1.（★★★）飞机在飞行时受到的空气阻力与速率的平方成正比，若飞机以速率 飞行时，发动机的功率为P，则当飞机以速率n v 匀速飞行时，发动机的功率为 A. np B.2 np C.n2p D. n3p 2.（★★★★）质量为 5.00× 105 kg 的机车，以恒定的加速度从静止出发，经 5 min行
驶 2.25 km ，速度达到最大值 54 km/h, 则机车的功率为 _____W. 3.（★★★★） （ 2002 年上海春考）铁路提速，要解决许多技术问题 .通常，列车阻力与 速度平方成正比，即 f=kv 2.列车要跑得快，必须用大功率机车来牵引 .试计算列车分别以 120 km/h 和 40 km/h 的速度匀速行驶时，机车功率大小的比值 .（提示：物理中重要公式有 F=ma,W=Fs ′ ,P=Fv,s=v 0t+ 1 at 2） 2 4.（★★★★）额定功率为 80 kW 的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度为 20 m/s. 已知汽车的质量为 2× 103 kg ，若汽车从静止开始做匀加速直线运动， 加速度的大小为 2 m/s 2 . 假定汽车在整个运动过程中阻力不变 .求： （ 1）汽车受到的阻力 F f ； （ 2）汽车在 3 s 末的瞬时功率； 5.（★★★★★） 质量为 m=4× 103 kg 的汽车发动机的额定功率 P 0=40 × 103 W ，汽车从 静止开始，以 a=0.5 m/s 2 的加速度做匀加速直线运动，所受阻力恒为 F f =2×103 N ，求： （ 1）汽车匀加速运动所用的时间 t ； （ 2）汽车可达的最大速度 v m ； （ 3）汽车速度为 2v m /3 时的加速度 a ′ 6.（★★★★★）汽车质量为 5 t ，其发动机额定功率为 37.5 kW ，汽车在水平道路上从 静止开始起动，开始一段时间内，以加速度 1.0 m/s 2 做匀加速运动，最后匀速运动的速度为 15 m/s.求： （ 1）汽车做匀加速运动的时间 . （ 2）汽车匀速运动后关闭发动机，还能滑多远？
2017-2018春季学期物理第一次月考卷 班级： 姓名： 分数： 一.选择题（每小题4分，共10小题，共40分）： 1、关于平抛运动，下列说法正确的是（ ） A ．不论抛出位置多高，抛出速度越大的物体，其水平位移一定越大 B ．不论抛出位置多高，抛出速度越大的物体，其飞行时间一定越长 C ．不论抛出速度多大，抛出位置越高，其飞行时间一定越长 D ．不论抛出速度多大，抛出位置越高，飞得一定越远 2、关于平抛运动，下列说法正确的是（ ） A ．是匀变速曲线运动 B ．是变加速曲线运动 C ．任意两段时间内速度变化量的方向相同 D ．任意相等时间内的速度变化量相等 3、物体在平抛运动过程中，在相等的时间内，下列哪些量是相等的（ ） A ．速度的增量 B ．加速度 C ．位移 D ．平均速率 4、如下图所示，物体做平抛运动时，描述物体在竖直方向上的速度v y （取向下为正）随时间变化的图像是（ ） 5、一辆以速度v 向前行驶的火车中，有一旅客在车厢旁把一石块自手中轻轻释放，下面关于石块运动的看法中正确的是（ ） A ．石块释放后，火车仍作匀速直线运动，车上旅客认为石块作自由落体运动，路边的人认为石块作平抛运动 B ．石块释放后，火车立即以加速度a 作匀加速直线运动，车上的旅客认为石块向后下方作匀加速直线运动，加速度a ′＝2 2 g a C ．石块释放后，火车立即以加速度a 作匀加速运动，车上旅客认为石块作后下方的曲线运动 D ．石块释放后，不管火车作什么运动，路边的人认为石块作向前的平抛运动 6、一个物体从某一确定高度以v 0的初速度水平抛出，已知它落地时的速度为v t ，那么它的运动时间是（ ） A B C D