第四章机械能和能源第2节功率3机车以恒定的加速度启动动力学分析同步练习
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| 名称 | 第四章机械能和能源第2节功率3机车以恒定的加速度启动动力学分析同步练习 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 182.1KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 教科版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2018-09-08 10:45:19 | ||
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第2节 功率 3 机车以恒定的加速度启动动力学分析
（答题时间：30分钟）
1. 汽车从静止开始沿平直公路做匀加速运动，所受阻力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车发动机的输出功率逐渐增大
B. 汽车发动机的输出功率保持不变
C. 在任意两段相等的时间内，汽车的速度变化量相等
D. 在任意两段相等的位移内，汽车的速度变化量相等
2. 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，起重机的有用功率达到最大值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匀速上升为止，物体上升的高度为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
C. 重物的最大速度 D. 重物匀加速运动的加速度为
3. 如图所示，卡车通过定滑轮以恒定的功率P0拉绳，牵引河中的小船沿水面运动，已知小船的质量为m，沿水面运动时所受的阻力为f且保持不变，当绳AO段与水平面夹角为θ时，小船的速度为v，不计绳子与滑轮的摩擦，则此时小船的加速度等于（ ）
A. B. C. D.
4. 一质量为800kg的电动汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为18m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出F —图象，图中AB、BC均为直线。若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定，由图象可知下列说法正确的是（ ）
A. 电动汽车由静止开始一直做变加速直线运动
B. 电动汽车的额定功率为10.8kW
C. 电动汽车由静止开始经过2s，速度达到6m/s
D. 电动汽车行驶中所受的阻力为600N
5. 质量为800kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出图象（图中AB、BO均为直线）。假设电动车行驶中所受的阻力恒定，下面关于电动车的检测数据说法正确的是（ ）
A. 车行驶中所受的阻力是2000N
B. 车的额定功率是6000W
C. 车做匀加速运动的加速度是2.5m/s2
D. AB过程车运动的时间为10s
6. 物体在合外力作用下由静止开始做直线运动，经过时间t速度为v，若合外力的功率恒定，则在这段时间内的位移s为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图所示，表格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。表格右侧图为轿车中用于改变车速的档位，手推变速杆到达不同档位可获得不同的运行速度，从“1～5”逐档速度增大，是倒车档，若轿车在额定功率下，要以最大动力上坡，变速杆应推到的档位及轿车以最高速度运行时的牵引力分别是
长、宽、高（mm）
4481/1746/1526mm
净重（kg）
1337Kg
传动系统
前轮驱动5档变速
发动机形式
直列4缸
发动机排量（L）
2.0L
最高时速（km/h）
189km/h
100km/h的加速时间（s）
12s
额定功率（kW）
108kW
A. “1”档、约为2000N
B. “1”档、约为4000N
C. 5”档、约为2000N
D. “5”档、约为8000N
8. 额定功率为80kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度是20m/s，汽车的质量是2t，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小是2m/s2，运动过程中阻力不变。求：
（1）汽车受到的阻力多大？
（2）3s末汽车的瞬时功率多大？
（3）汽车维持匀加速运动的时间是多少？
9. 一辆汽车质量为1×103 kg，最大功率为2×104 W，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定，发动机的最大牵引力为3×103 N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示。试求：
（1）根据图线ABC判断汽车做什么运动；
（2）v2的大小；
（3）整个运动过程中的最大加速度；
（4）匀加速运动过程的最大速度是多大？当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率为多大？
1. AC 解析：由于汽车做匀加速运动，故根据牛顿定律可知，牵引力不变，根据P=Fv可知，随速度的增大，汽车发动机的输出功率逐渐增大，选项A正确，B错误；根据，可知在任意两段相等的时间内，汽车的速度变化量相等，选项C正确，D错误；故选AC。
2. BCD 解析：由可知当功率一定时拉力与速度成反比，故钢绳的最大拉力应在速度最小时即当速度为最小值时有最大拉力，故A错误、B正确；当物体所受重力与钢绳的拉力大小相等时，物体将匀速上升，由可得，故C正确；重物所受合外力大小为钢绳的拉力减去其所受重力即，加速度为，故D正确。
3. A 解析：假设卡车速度是v0，对小船运动分解，小船的速度为v的沿绳分量与卡车速度相同，如图：
由几何关系可知，，此时卡车的牵引力为，再对小船受力分析如图：
由牛顿第二定律可知，小船加速度为，A正确。
4. BD 解析：由图可知，汽车在AB段时受到的力是恒力，即加速度是不变的，但速度在不断增大，说明此过程是匀加速直线运动，而BC段是过原点的直线，由于这个阶段是变力，故做的是变加速直线运动，所以A是不对的；由图可以看出F与成正比，故Fv是个定值，即汽车的功率是固定的，所以汽车的额定功率为P＝600N×18m/s=10.8kW，故B是正确的；
由于汽车的最大速度为18m/s，此时的拉力为600N，故汽车受到平衡力的作用，则阻力为600N，D是正确的；在AB段，拉力为3000N，阻力为600N，由牛顿第二定律可计算出其加速度的大小为3m/s2，但由BC段可以计算得出B点的速度为3.6m/s，故当汽车的速度大于3.6m/s时，其加速度也就不是3m/s2了，故电动汽车由静止开始经过2s，速度不是6m/s，C不对。
5. B 解析：由图象可知，电动车由静止开始做匀加速直线运动，达到额定功率后，做牵引力逐渐减小的变加速直线运动，最终达到最大速度时，牵引力，故阻力，电动车的额定功率为；匀加速运动时，牵引力，匀加速运动的加速度为，匀加速运动的末速度，匀加速运动的时间为，所以正确选项为B。
6. D 解析：据题意，物体在合外力作用下运动，且作用力功率恒定，则据：可知物体速度增加则牵引力减小，据可得物体做加速度减小的加速运动，在上图中物体的速度-时间图象是图线1，而图线2的位移大小为：，则据图线与时间轴围成的面积大小等于位移大小，图线1对应的位移大于图线2的位移，则D选项正确。
7. A 解析：根据可知，需要最大牵引力，则速度要最小，所以变速杆应推至“1”档；当牵引力等于阻力时速度达到最大值，此时有：，约为2000N，选项B、C、D均错误，选项A正确，故选A。
8. 解：（1）匀速时，；
（2）匀加速过程中，，，
由此可知3s末，汽车在匀加速，；
（3）由上可知，维持匀加速的时间为5s。
9. 解：（1）题图中图线AB段牵引力F不变，阻力Ff不变，汽车做匀加速直线运动，图线BC的斜率表示汽车的功率P，P不变，则汽车做加速度减小的加速运动，直至达到最大速度v2，此后汽车做匀速直线运动；
（2）当汽车的速度为v2时，牵引力为F1＝1×103 N，
v2＝＝m/s＝20 m/s；
（3）汽车做匀加速直线运动时的加速度最大
阻力Ff＝＝N＝1000 N
a＝＝m/s2＝2 m/s2；
（4）与B点对应的速度为v1＝＝m/s≈6.67 m/s，
当汽车的速度为10 m/s时处于图线BC段，故此时的功率最大，为Pm＝2×104 W
（答题时间：30分钟）
1. 汽车从静止开始沿平直公路做匀加速运动，所受阻力始终不变，在此过程中，下列说法正确的是（ ）
A. 汽车发动机的输出功率逐渐增大
B. 汽车发动机的输出功率保持不变
C. 在任意两段相等的时间内，汽车的速度变化量相等
D. 在任意两段相等的位移内，汽车的速度变化量相等
2. 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，起重机的有用功率达到最大值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匀速上升为止，物体上升的高度为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
C. 重物的最大速度 D. 重物匀加速运动的加速度为
3. 如图所示，卡车通过定滑轮以恒定的功率P0拉绳，牵引河中的小船沿水面运动，已知小船的质量为m，沿水面运动时所受的阻力为f且保持不变，当绳AO段与水平面夹角为θ时，小船的速度为v，不计绳子与滑轮的摩擦，则此时小船的加速度等于（ ）
A. B. C. D.
4. 一质量为800kg的电动汽车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为18m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出F —图象，图中AB、BC均为直线。若电动汽车行驶过程中所受的阻力恒定，由图象可知下列说法正确的是（ ）
A. 电动汽车由静止开始一直做变加速直线运动
B. 电动汽车的额定功率为10.8kW
C. 电动汽车由静止开始经过2s，速度达到6m/s
D. 电动汽车行驶中所受的阻力为600N
5. 质量为800kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出图象（图中AB、BO均为直线）。假设电动车行驶中所受的阻力恒定，下面关于电动车的检测数据说法正确的是（ ）
A. 车行驶中所受的阻力是2000N
B. 车的额定功率是6000W
C. 车做匀加速运动的加速度是2.5m/s2
D. AB过程车运动的时间为10s
6. 物体在合外力作用下由静止开始做直线运动，经过时间t速度为v，若合外力的功率恒定，则在这段时间内的位移s为（ ）
A. B. C. D.
7. 如图所示，表格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。表格右侧图为轿车中用于改变车速的档位，手推变速杆到达不同档位可获得不同的运行速度，从“1～5”逐档速度增大，是倒车档，若轿车在额定功率下，要以最大动力上坡，变速杆应推到的档位及轿车以最高速度运行时的牵引力分别是
长、宽、高（mm）
4481/1746/1526mm
净重（kg）
1337Kg
传动系统
前轮驱动5档变速
发动机形式
直列4缸
发动机排量（L）
2.0L
最高时速（km/h）
189km/h
100km/h的加速时间（s）
12s
额定功率（kW）
108kW
A. “1”档、约为2000N
B. “1”档、约为4000N
C. 5”档、约为2000N
D. “5”档、约为8000N
8. 额定功率为80kW的汽车，在平直的公路上行驶的最大速度是20m/s，汽车的质量是2t，如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小是2m/s2，运动过程中阻力不变。求：
（1）汽车受到的阻力多大？
（2）3s末汽车的瞬时功率多大？
（3）汽车维持匀加速运动的时间是多少？
9. 一辆汽车质量为1×103 kg，最大功率为2×104 W，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定，发动机的最大牵引力为3×103 N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示。试求：
（1）根据图线ABC判断汽车做什么运动；
（2）v2的大小；
（3）整个运动过程中的最大加速度；
（4）匀加速运动过程的最大速度是多大？当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率为多大？
1. AC 解析：由于汽车做匀加速运动，故根据牛顿定律可知，牵引力不变，根据P=Fv可知，随速度的增大，汽车发动机的输出功率逐渐增大，选项A正确，B错误；根据，可知在任意两段相等的时间内，汽车的速度变化量相等，选项C正确，D错误；故选AC。
2. BCD 解析：由可知当功率一定时拉力与速度成反比，故钢绳的最大拉力应在速度最小时即当速度为最小值时有最大拉力，故A错误、B正确；当物体所受重力与钢绳的拉力大小相等时，物体将匀速上升，由可得，故C正确；重物所受合外力大小为钢绳的拉力减去其所受重力即，加速度为，故D正确。
3. A 解析：假设卡车速度是v0，对小船运动分解，小船的速度为v的沿绳分量与卡车速度相同，如图：
由几何关系可知，，此时卡车的牵引力为，再对小船受力分析如图：
由牛顿第二定律可知，小船加速度为，A正确。
4. BD 解析：由图可知，汽车在AB段时受到的力是恒力，即加速度是不变的，但速度在不断增大，说明此过程是匀加速直线运动，而BC段是过原点的直线，由于这个阶段是变力，故做的是变加速直线运动，所以A是不对的；由图可以看出F与成正比，故Fv是个定值，即汽车的功率是固定的，所以汽车的额定功率为P＝600N×18m/s=10.8kW，故B是正确的；
由于汽车的最大速度为18m/s，此时的拉力为600N，故汽车受到平衡力的作用，则阻力为600N，D是正确的；在AB段，拉力为3000N，阻力为600N，由牛顿第二定律可计算出其加速度的大小为3m/s2，但由BC段可以计算得出B点的速度为3.6m/s，故当汽车的速度大于3.6m/s时，其加速度也就不是3m/s2了，故电动汽车由静止开始经过2s，速度不是6m/s，C不对。
5. B 解析：由图象可知，电动车由静止开始做匀加速直线运动，达到额定功率后，做牵引力逐渐减小的变加速直线运动，最终达到最大速度时，牵引力，故阻力，电动车的额定功率为；匀加速运动时，牵引力，匀加速运动的加速度为，匀加速运动的末速度，匀加速运动的时间为，所以正确选项为B。
6. D 解析：据题意，物体在合外力作用下运动，且作用力功率恒定，则据：可知物体速度增加则牵引力减小，据可得物体做加速度减小的加速运动，在上图中物体的速度-时间图象是图线1，而图线2的位移大小为：，则据图线与时间轴围成的面积大小等于位移大小，图线1对应的位移大于图线2的位移，则D选项正确。
7. A 解析：根据可知，需要最大牵引力，则速度要最小，所以变速杆应推至“1”档；当牵引力等于阻力时速度达到最大值，此时有：，约为2000N，选项B、C、D均错误，选项A正确，故选A。
8. 解：（1）匀速时，；
（2）匀加速过程中，，，
由此可知3s末，汽车在匀加速，；
（3）由上可知，维持匀加速的时间为5s。
9. 解：（1）题图中图线AB段牵引力F不变，阻力Ff不变，汽车做匀加速直线运动，图线BC的斜率表示汽车的功率P，P不变，则汽车做加速度减小的加速运动，直至达到最大速度v2，此后汽车做匀速直线运动；
（2）当汽车的速度为v2时，牵引力为F1＝1×103 N，
v2＝＝m/s＝20 m/s；
（3）汽车做匀加速直线运动时的加速度最大
阻力Ff＝＝N＝1000 N
a＝＝m/s2＝2 m/s2；
（4）与B点对应的速度为v1＝＝m/s≈6.67 m/s，
当汽车的速度为10 m/s时处于图线BC段，故此时的功率最大，为Pm＝2×104 W