高考物理中的汽车知识

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mf 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mf 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fP 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 kmgP 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。

2015—2020年六年高考物理分类解析专题16、动量定理一．2020年高考题1．（2020高考全国理综I）行驶中的汽车如果发生剧烈碰撞，车内的安全气囊会被弹出并瞬间充满气体。

若碰撞后汽车的速度在很短时间内减小为零，关于安全气囊在此过程中的作用，下列说法正确的是A．增加了司机单位面积的受力大小B．减少了碰撞前后司机动量的变化量C．将司机的动能全部转换成汽车的动能D．延长了司机的受力时间并增大了司机的受力面积【参考答案】D【命题意图】本题考查动量、动量定理、压强及其相关知识点，考查的核心素养是科学思维和科学态度与责任。

【解题思路】行驶中汽车如果发生剧烈碰撞，车内安全气囊弹出并瞬间充满气体，可以增大司机的受力面积，减小了司机单位面积的受力大小，可以延长司机的受力时间，从而减小了司机受到的冲力， A项错误D项正确；碰撞前司机动量等于其质量与速度的乘积，碰撞后司机动量为零，所以安全气囊不能减少碰撞前后司机动量的变化量一定，B项错误；碰撞过程中通过安全气囊将司机的动能转化为对安全气囊做功, C项错误。

【易错警示】解答此题常见错误主要有：一是把A选项的单位面积受力大小误认为是受力面积大小，导致错选A；二是把安全气囊减少了司机受到的冲力误认为是减少了冲量，导致根据动量定理得出减少了司机动量变化量，错选B；三是把司机与汽车的作用误认为是把司机动能转化为汽车动能，导致错选C。

2．（2020高考全国理综II）水平冰面上有一固定的竖直挡板，一滑冰运动员面对挡板静止在冰面上，他把一质量为4.0 kg的静止物块以大小为5.0 m/s的速度沿与挡板垂直的方向推向挡板，运动员获得退行速度；物块与挡板弹性碰撞，速度反向，追上运动员时，运动员又把物块推向挡板，使其再一次以大小为5.0 m/s的速度与挡板弹性碰撞。

总共经过8次这样推物块后，运动员退行速度的大小大于5.0 m/s，反弹的物块不能再追上运动员。

不计冰面的摩擦力，该运动员的质量可能为A．48 kg B．53 kg C．58 kg D．63 kg【参考答案】BC【命题意图】本题考查动量守恒定律、动量定理及其相关知识点。

出行中的物理知识
出行中涉及的物理知识非常广泛，以下是一些常见的例子：
1. 力学：当汽车行驶时，发动机产生的动力通过传动系统传递到车轮，使汽车前进。

这是由于力矩和力矩平衡的原理。

同时，汽车在行驶过程中会受到阻力的作用，如空气阻力和地面摩擦力等，这些阻力会影响汽车的行驶速度和燃油效率。

2. 热学：汽车发动机中的燃烧过程涉及到热能的转换。

当汽油和空气混合后进入气缸，通过火花塞点火，混合气体燃烧产生能量，推动活塞运动，从而驱动汽车前进。

这个过程中涉及到热力学的基本原理，如热能、内能和机械能之间的转换。

3. 电学：现代汽车中越来越多地应用了电学知识。

例如，汽车中的电子控制系统、点火系统、照明系统等都涉及到电学知识。

同时，电动汽车的电池技术和电机驱动也涉及到电学和磁学的知识。

4. 光学：汽车中的后视镜、侧视镜和反光镜等都应用了光学原理。

这些镜子通过反射和折射光线，使驾驶员能够看到周围的环境，确保行驶的安全。

同时，汽车的前大灯和尾灯也应用了光学原理。

5. 声学：汽车的喇叭发出声音，提醒周围行人或车辆保障安全。

车辆内部也使用了声学原理，如语音控制系统和音响系统等。

同时，噪声也是汽车行驶中不可避免的问题，过度的噪声会对人体健康产生影响。

总的来说，出行中涉及的物理知识非常广泛，这些知识在保障我们的安全和舒适出行方面发挥着重要作用。

了解和掌握这些物理知识可以帮助我们更好地理解交通工具的工作原理和设计，提高我们的出行效率和安全性。

专题三、刹车问题问题分析刹车问题是匀变速直线运动规律的实际应用问题．一般情况下，车辆刹车后的运动可以认为是在摩擦力作用下的匀减速直线运动，可以利用匀变速直线运动的有关规律解题．处理问题时，常用到三个基本公式：速度公式0t v v at =+，位移公式2012x v t at =+和公式2202v v ax -=.车辆刹车后，当速度为零时，车辆就停止了，不能往回走，这与一般的匀减速直线运动是有区别的，对于一般的匀减速直线运动，当加速度方向与速度方向相反时，物体先做匀减速直线运动，速度为零后，物体会往反方向做匀加速直线运动．如果考生在处理刹车问题时忽视了这点，而不加分析地直接套用公式解题，那么就容易陷入“刹车陷阱”中．因此，在处理刹车问题时，首先要判断出车辆从刹车到停止所用的时间，即刹车时间t 停，判断方法如下：根据速度公式0t v v at =+停，其中t v =0，故刹车时间为0=v t a停，比较刹车时间与题目中所给时间t 的大小，若t t <停，则将时间t 代入公式计算；若t t >停，则将t 停代入公式计算．透视1 考察刹车过程中的惯性问题刹车过程中的惯性问题是以刹车过程为背景，考查车速、车的质量与惯性的大小以及刹车后滑行的路程长短问题．解决问题的关键是理解牛顿的惯性定律与质量、速庋的关系，刹车后滑行的路程与车速、车的加速度的关系.【题1】一汽车在路面情况相同的公路上直线行驶，下面关于车速、惯性、质量和滑行路程的讨论，正确的是 ( ) A ．车速越大，它的惯性越大 B ．质量越大，它的惯性越大 C ．车速越大，刹车后滑行的路程越长D ．车速越大，刹车后滑行的路程越长，所以惯性越大【解析】惯性的大小与质量有关，质量越大，车的惯性就越大，A 错误，B 正确；由于车与地面的摩擦力是不变的，即刹车过程中的加速度不变，故车速越大，滑行的路程就越大，但惯性的大小不变，它与车速没有关系，C 正确，D 错误．故正确答案为B 、C ．透视2 考察刹车过程中的位移情况在求刹车过程中的位移情况时，一定要求出车辆从刹车到停止的刹车时间，这是正确解题的关键，如果不能够真正地掌握一些公式的物理意义以及在实际情况中的一些特殊情形，而想当然地将题目中所给的时间直接代入公式，盲目地套用公式，那么就容易陷入题目中所设置的陷阱里，以致解题出错．【题2】一辆公共汽车进站后开始刹车，做匀减速直线运动，开始刹车后的第1 s 内和第2s 内位移大小依次为9 m 和7m ，则刹车后6s 内的位移是 ( ) A ．20 m B ．24 m C ．25 m D. 75 m【解析】常见错解：由2s aT ∆=得2971a -=，2a =2m/s ；由21012s v T aT =-，得20191212v =⨯-⨯⨯，010v =m/s ．将6t =s 代入位移公式，可得201242s v t at =-=m ，从而选择B ．纠错：因为汽车在05m v t a==s 时就已经停止了，此时将6t = s 代入位移公式计算就不正确了． 正解：根据题意以及公式2s aT ∆=可得2971a -=，即2a =2m/s ；又根据公式21012s v T aT =-可得20191212v =⨯-⨯⨯，即010v =m/s ．汽车从刹车到停止的刹车时间05m v t a==s ，而6m t < s ，所以在汽车刹车后6s 内的位移为22010222v s a ==⨯m=25 m ．故正确答案为C ． 【题3】汽车以20 m/s 的速度做匀速直线运动，刹车后的加速度为5 2m/s ，那么开始刹车后2 s 内与开始刹车后6 s 内汽车通过的位移之比为【解析】常见错解：刹车后2 s 内汽车的位移为211(20252)2x =⨯-⨯⨯m=30 m ，将6s 代入公式中求得刹车后6s 内汽车通过的位移为221(20656)2x =⨯-⨯⨯m=30 m ，故121x x = 纠错：因为汽车在20=5t --停s=4 s 时就已经停止了，此时将6t = s 代入位移公式计算就不正确了．正解：汽车刹车后的刹车时间为20=5t --停s=4 s ，即汽车经过4 s 的时间完成刹车过程．在开始刹车后2s 内汽车的位移为211(20252)2x =⨯-⨯⨯m=30 m ，开始刹车后6s 内汽车的位移为开始刹车4s 肉汽车的位移，即221(20454)2x =⨯-⨯⨯ m=40 m ，则1234x x =. 透视3 考察刹车过程中的速度情况刹车过程中所求的速度分为两种情况：一种是求一般的速度大小，另一种是求刹车过程中的最大速度问题．前一种比较简单，后一种复杂些．在刹车过程中，为了使车辆安全停止，刹车时的速度不能过大，否则就可能会出现交通事故，能够使车辆安全停止的最大速度是车辆驾驶者必须注意的一个数据，驾驶时不能超过这个速度．处理有关刹车的最大速度问题时，可以通过加速度和不出现事故的最大刹车距离来求解.【题4】在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据．刹车线是汽车刹车后，停止转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹．在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m ，设汽车轮胎与地面间的动摩擦因数为0.7，取g=10 2m/s ，则汽车开始刹车时的速度大小为 。

与汽车相关的物理问题段永烈（甘肃省永昌县第一高级中学 737200）汽车作为一种现代交通工具，正在逐步进入寻常百姓的消费视线。

以汽车为知识载体的命题，也愈来愈频繁地出现在卷面上，今后也必将是高考能力考查的热点。

本文将探讨有关汽车的物理问题。

1．汽车的摩擦力问题汽车行驶中的主要阻力来源于地面对车轮的摩擦力（空气对车身的摩擦力相对较小）。

那么汽车靠什么力行驶呢？很多同学可能会回答，是因为发动机可以产生驱动力，这样只答对了一半。

其实，在研究汽车行驶的时候，应将汽车看成一个整体（但不能看成一质点），因此发动机的驱动力只是一个内力，显然内力不能使整个物体朝某一方向运动。

假设当发动机工作时，其驱动力只是驱动后轮转动（设后轮是主动轮），此时后轮胎边缘相对路面有向后的运动趋势（如图1），所以后轮就获得了地面对它的向前的摩擦力，正是这个向前的摩擦力克服了汽车行驶时的阻力从而使汽车向前行驶。

前轮是从动轮，在汽车向前运动时其相对路面有向前的运动，所以前轮受到地面对它的摩擦力是向后的。

另外当发动机关闭后，前后轮所受的摩擦力都向后，都是运动的阻力。

2．汽车的起动问题汽车由静止开始起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。

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mf 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。

当汽车匀加速起动时，加速度mf 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mf 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。

【2019最新】精选高考物理精做03匀变速直线运动的计算_汽车的“刹车”大题精做新人教版1．（2011·四川卷）随着机动车数量的增加，交通安全问题日益凸显。

分析交通违法事例，将警示我们遵守交通法规，珍惜生命。

一货车严重超载后的总质量为49 t ，以54 km/h 的速率匀速行驶。

发现红灯时司机刹车，货车即做匀减速直线运动，加速度的大小为2.5 m/s2（不超载时则为5 m/s2）。

（1）若前方无阻挡，问从刹车到停下来此货车在超载及不超载时分别前进多远？（2）若超载货车刹车时正前方25 m 处停着总质量为1 t 的轿车，两车将发生碰撞，设相互作用0.1 s 后获得相同速度，问货车对轿车的平均冲力多大？【答案】（1） （2）22.5m 49.810N ⨯【解析】（1）货车刹车时的初速是，末速是0，加速度分别是2.5 m/s2和5 m/s2，根据位移推论式得：015m/s v =220=2t v v as -202v s a = 代入数据解得：超载时的位移145m s =不超载是的位移222.5m s =2．在交通事故的分析中，刹车线的长度是很重要的依据。

刹车线是汽车刹车后停止转动的轮胎在地面上滑动时留下的痕迹。

在某次交通事故中，汽车的刹车线长度是14 m 。

已知汽车轮胎与地面间的动摩擦因数为0.7，g=10 m/s2，求：（1）汽车刹车时的加速度大小；（2）汽车开始刹车时的速度大小。

【答案】（1）7 m/s2 （2）14 m/s【解析】（1）根据牛顿第二定律mg ma μ=则汽车刹车时的加速度大小27m/s a g μ==（2）由，得汽车开始刹车时的速度大小m/s x a v v )(2202-=-1420==ax v3．甲、乙两汽车沿同一平直公路同向匀速行驶，甲车在前，乙车在后，它们行驶的速度均为v0=16 m/s 。

已知甲车紧急刹车时加速度的大小为a1=3 m/s2，乙车紧急刹车时加速度的大小为a2=4 m/s2，乙车司机的反应时间为Δt=0.5 s（即乙车司机看到甲车开始刹车后0.5 s 才开始刹车），求为保证两车在紧急刹车过程中不相撞，甲、乙两车行驶过程中至少应保持多大距离？【答案】1.5m【名师点睛】根据速度时间公式求出两车速度相等经历的时间，通过位移关系，抓住速度相等时恰好不相撞，求出甲乙两车在行驶过程中至少应保持的距离。

汽车里的物理问题陶成龙（绍兴市高级中学 浙江 绍兴 312000）汽车作为一种现代交通工具，正在逐步进入寻常百姓的消费视线。

以汽车为知识载体的命题，也愈来愈频繁地出现在卷面上，今后也必将是高考能力考查的热点。

本文将探讨有关的物理问题。

1．汽车的摩擦力问题汽车行驶中的主要阻力来源于地面对车轮的摩擦力（空气对车身的摩擦力相对较小）。

那么汽车靠什么力行驶呢？很多同学可能会回答，是因为发动机可以产生驱动力，这样只答对了一半。

其实，在研究汽车行驶的时候，应将汽车看成一个整体（但不能看成一质点），因此发动机的驱动力只是一个内力，显然内力不能使整个物体朝某一方向运动。

假设当发动机工作时，其驱动力只是驱动后轮转动（设后轮是主动轮），此时后轮胎边缘相对路面有向后的运动趋势（如图1），所以后轮就获得了地面对它的向前的摩擦力，正是这个向前的摩擦力克服了汽车行驶时的阻力从而使汽车向前行驶。

前轮是从动轮，在汽车向前运动时其相对路面有向前的运动，所以前轮受到地面对它的摩擦力是向后的。

另外当发动机关闭后，前后轮所受的摩擦力都向后，都是运动的阻力。

2．汽车的起动问题汽车由静止开始起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。

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fP v e m =，此后汽车做匀速直线运动。

当汽车匀加速起动时，加速度mf 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。

第六部分刹车问题1．汽车运动模型将汽车的启动过程、行驶过程和刹车过程分别简化为匀加速直线运动、匀速直线运动和匀减速直线运动，这样就可以运用运动学的知识分析汽车的运动问题。

2．有关汽车行驶的几个概念（1）反应时间：人从发现情况到采取相应的行动经过的时间叫反应时间。

（2）反应距离：汽车行驶过程中，驾驶员发现前方有危险时，必须先经过一段反应时间才做出制动动作，在反应时间内汽车以原来的速度行驶，所行驶的距离成为反应距离。

（3）刹车距离：从制动刹车开始到汽车完全停下来，汽车做匀减速直线运动，所通过的距离叫刹车距离。

（4）停车距离：反应距离和刹车距离之和就是停车距离。

3．时间过量问题在计算汽车刹车类速度减为零后不能再反方向运动的物体的位移时，要注意判断题目所给时间t内物体是否已停止运动。

若已停止运动，则不能将题给的时间t代入公式求位移，而应求出物体停止所需的时间t＇，用时间t＇代入公式求位移，因为在以后的（t–t＇）时间内物体已经停止不动，此种情况为时间过量问题。

求解刹车距离时，根据速度与位移的关系式求解能有效避免因“时间过量”而造成错解。

【典例精析1】大雾天发生交通事故的概率比平常要高出几倍甚至几十倍，保证雾中行车安全显得尤为重要。

在雾天的平直公路上，甲、乙两汽车同向匀速行驶，乙在前，甲在后。

某时刻两车司机听到警笛提示，同时开始刹车，结果两车刚好没有发生碰撞，如图为两车刹车后匀减速运动的v-t图象。

以下分析正确的是A．甲车刹车的加速度的大小为0.5 m/s2B．两车开始刹车时的距离为100 mC．两车刹车后间距一直在减小D．两车都停下来后相距25 m【答案】B【解析】由题图可知，两车速度相等经历的时间为20 s ，甲车的加速度21251m /s 25a -=-＝，乙车的加速度22150.5m /s 30a --＝＝，此时甲车的位移x 甲=v 甲t +12a 1t 2＝25×20−12×1×400 m=300 m ，乙车的位移x 乙＝v 乙t +12a 2t 2＝15×20−12×0.5×400 m=200 m ，两车刚好没有发生碰撞，则两车的距离△x =300 m –200m=100 m ，故A 错误，B 正确；两车刹车后甲的速度先大于乙的速度，两者距离减小，后甲的速度小于乙的速度，两者距离增大，故C 错误；20 s 时，甲乙两车的速度都为v =v 甲+a 1t =25 m/s –20 m/s=5 m/s ，根据图象与坐标轴围成的面积表示位移可知，两车都停下来后相距△x ′＝12×(30−25)×5 m ＝12.5 m ，故D 错误。

一、考点突破：二、重难点提示:重点：掌握汽车过桥向心力的来源.点:从难供需关系理解过桥时的最大限速。

汽车过桥的动力学问题1。

拱形桥汽车过拱形桥受力如图，重力和支持力合力充当向心力,由向心力公式r v mFG21=-则rv mG F 21-=。

汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是一对作用力和反作用力，故压力F 1′＝F 1＝G-m 。

规律：①支持力F N 小于重力G.②v 越大，则压力越小，当v=gr 时，压力=0. ③v=gr 是汽车过拱形桥的最大速度。

2. 凹形桥设桥的半径为r ，汽车的质量为m ，车速为v,支持力为F N .由向心力公式可得:rv m mg F N 2=-所以rv m mg F N 2+=。

规律：①支持力F N 大于重力G②v 越大,则压力越大，故过凹形桥时要限速，否则会发生爆胎危险。

思考：从超失重角度怎样理解汽车过桥时压力和重力的关系？例题1 如图所示，在质量为的电动机上,装有质量为的偏心轮，偏心轮的重心距转轴的距离为r。

当偏心轮重心在转轴M m O 'O正上方时,电动机对地面的压力刚好为零。

求电动机转动的角速度ω。

思路分析:偏心轮重心在转轴正上方时,电动机对地面的压力刚好为零，则此时偏心轮对电动机向上的作用力大小等于电动机的重力，即： ①根据牛顿第三定律，此时轴对偏心轮的作用力向下,大小为，其向心力为：②由①②得电动机转动的角速度为：。

答案：例题2 一质量为1600 kg 的汽车行驶到一座半径为40m 的圆弧形拱桥顶端时，汽车运动速度为10m/s ，g=10m/s 2。

求：（1）此时汽车的向心加速度大小; （2）此时汽车对桥面压力的大小；（3）若要安全通过桥面，汽车在最高点的最大速度。

思路分析：（1）a=v 2/r=2。

5m/s 2（2）支持力F N ，mg-F N =ma ， F N =12000N 由牛顿第三定律，压力F N ′=12000N（3）mg=mv m 2/r v m =20m/s答案：(1）2.5m/s 2 （2）12000N （3）v m =20m/s知识脉络：F Mg =F Mg '=注：汽车过拱形桥失重速度过大有飞起的危险,过凹形桥超重速度过大有爆胎的危险。