高考物理命题潜规则解密专项23汽车的启动和运行.docx

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高考物理命题潜规则解密专项23汽车的启动和运行

2019高考物理命题潜规则解密：

专项23汽车的启动和运行

规那么验证：

2018年北京理综第23题、2017年浙江理综卷第24题、2017年福建理综第22题、2017年四川理综物理第22题

命题规律：

汽车的启动有匀加速启动和恒定功率启动两种模型，高考命题常以新情境来考查，而且经常与其他知识综合出题。

【命题分析】汽车的启动一般可以建立两种模型，匀加速启动和恒定功率启动。

匀加速启动时牵引力不变，发动机功率随时间t均匀增大。

当功率增大到等于额定功率后，功率不在增大，牵引力随速度的增大而减小。

当牵引力减小到等于阻力后，汽车以最大速度做匀速直线运动。

恒定功率启动时，牵引力随速度的增大而减小，加速度随速度的增大而减小。

当牵引力减小到等于阻力后，汽车以最大速度做匀速直线运动。

命题可能以起动机、卷扬机等对这两种模型考查。

【考查典例】

典例1.〔2018年北京理综第23题〕摩天大楼中一部直通高层的客运电梯.行程超过百米。

电梯的简化模型如I所示.考虑安全、舒适、省时等因索，电梯的加速度a随时间t变化的。

电梯在t=0时由静止开始上升，a一t图像如图2所示.电梯总质最m=2.0xI03kg.忽略一切阻力.重力加速度g取I0m/s2。

〔1〕求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；

〔2〕类比是一种常用的研究方法。

对于直线运动，教科书中讲解了由v-t图像求位移的方法。

请你借鉴此方法，对比加速度的和速度的定义，根据图2所示a-t图像，求电梯在第1s内的速度改变量△v1和第2s末的速率v2;

〔3〕求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率p：

再求在0～11s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功w。

典例2.〔2017年浙江理综卷第24题〕节能混合动力车是一种可以利用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车。

有一质量m=1000kg的混合动力轿车，在平直公路上以v1=90km/h匀速行驶，发动机的输出功率为P=50kW。

当驾驶员看到前方有80km/h的限速标志时，保持发动机功率不变，立即启动利用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电，使轿车做减速运动，运动l=72m后，速度变为v2=72km/h。

此过程中发动机功率的1/5用于轿车的牵引，4/5用于供给发电机工作，发动机输送给发电机的能量最后有50%转化为电池的电能。

假设轿车在上述运动过程中所受阻力保持不变。

求

（1）轿车以90km/h在平直公路上匀速行驶时，所受阻力F阻的大小；

（2）轿车从90km/h减速到72km/h过程中，获得的电能E电；

（3）轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能E电维持72km/h匀速运动的距离L'。

典例3、〔2017年福建理综第22题〕如图4所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静止于水平面。

t=0时，电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B，使它做初速度为零，加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。

A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.05，B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10m/s2。

求

〔1〕物体A刚运动时的加速度aA

（2）t1=1.0s时，电动机的输出功率P；

〔3〕假设t1=1.0s时，将电动机的输出功率立即调整为P’=5W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t2=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。

那么在t1=1.0s到t2=3.8s这段时间内木板B的位移为多少？

典例4.〔2017年四川理综第23题〕质量为M的拖拉机拉着耙来耙地，由静止开始做匀加速直线运动，在时间t内前进的距离为s。

耙地时，拖拉机受到的牵引力恒为F，受到地面的阻力为自重的k倍，把所受阻力恒定，连接杆质量不计且与水平面的夹角θ保持不变。

求：

（1）拖拉机的加速度大小。

（2）拖拉机对连接杆的拉力大小。

（3）时间t内拖拉机对耙做的功。

典例5〔2017四川理综卷第23题〕图示为修建高层建筑常用的塔式起重机。

在起重机将质量m=5×103kg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=0.2m/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做vm=1.02m/s的匀速运动。

取g=10m/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秒末的输出功率。

【2018模拟题精选训练题】

1〔2018广东六校第二次联考〕“广州塔”上安装了一种全自动升降机模型，用电动机通过钢丝绳拉着升降机由静止开始匀加速上升，升降机的质量为

，当升降机的速度为

时，电动机的有用功率达到最大值

，以后电动机保持该功率不变，直到升降机以最大速度

匀速上升为止，假设整个过程中忽略摩擦阻力及空气阻力，重力加速度为g。

有关此过程以下说法正确的选项是：

〔〕

A、钢丝绳的最大拉力为

B、升降机的最大速度

C、钢丝绳的拉力对升降机所做的功等于升降机克服重力所做的功

D、升降机速度由

增大至

的过程中，钢丝绳的拉力不断减小

2、〔2018湖南2月联考〕质量为2×103kg，发动机额定功率为80kW的汽车在平直公路上行驶；假设汽车所受阻力大小恒为4×103N，那么以下判断中正确的有〔〕

A、汽车的最大动能是4×105J

B、汽车以加速度2m/s2匀加速启动，起动后第2秒末时发动机实际功率是32kW

C、汽车以加速度2m/s2做初速为0的匀加速运动中，达到最大速度时摩擦力做功为4×105J

D、假设汽车保持额定功率起动，那么当汽车速度为5m/s时，其加速度为6m/s2

3.〔2018年2月福建晋江四校第二次联考〕质量为2吨的汽车，发动机牵引力的功率为30千瓦，汽车在水平路面上行驶能达到的最大速度为15m/s，假设汽车所受阻力恒定，那么汽车的速度为10m/s时的加速度为〔〕

A、1m/s2B、0.5m/s2C、2m/s2D、2.5m/s2

4、〔2017福建理综〕如图4所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静止于水平面。

t=0时，电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B，使它做初速度为零，加速度aB=1.0m/s2的匀加速直线运动。

A的质量mA和B的质量mB均为2.0kg,A、B之间的动摩擦因数μ1=0.05，B与水平面之间的动摩擦因数μ2=0.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10m/s2。

求

〔1〕物体A刚运动时的加速度aA

（2）t1=1.0s时，电动机的输出功率P；

〔3〕假设t1=1.0s时，将电动机的输出功率立即调整为P’=5W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t2=3.8s时物体A的速度为1.2m/s。

那么在t1=1.0s到t2=3.8s这段时间内木板B的位移为多少？

5。

〔2018广东惠州检测〕质量为1.0×103kg的汽车，沿倾角为

的斜坡由静止开始运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为2000N，汽车发动机的额定输出功率为5.6×104W，开始时以a=1m/s2的加速度做匀加速运动〔g=10m/s2〕。

求：

⑴汽车做匀加速运动的时间t1；

⑵汽车所能达到的最大速率；

⑶假设斜坡长143.5m，且认为汽车达到坡顶之前，已达到最大速率，那么汽车从坡底到坡顶需多少时间？

【点评】只有机动车以恒定功率运动时牵引力t时间内做功才等于Pt。

6。

〔2018江西三校联考〕一艘质量为m=400t的轮船，以恒定功率P=3.5×106W从某码头由静止起航做直线运动，经t0=10min后，达到最大速度vm=25m／s。

此时船长突然发现航线正前方x0=520m处，有一只拖网渔船正以v=5m／s的速度沿垂直航线方向匀速运动，且此时渔船船头恰好位于轮船的航线上，船长立即采取制动措施〔反应时间忽略不计〕，附加了恒定的制动力，结果轮船到达渔船的穿越点时，拖网的末端也刚好越过轮船的航线，避免了事故的发生。

渔船连同拖网总长L=200m，假设轮船所受阻力不变。

求：

〔1〕发现渔船时，轮船已离开码头多远?

〔2〕轮船减速时的加速度多大?

〔3〕附加的制动力多大?

7.、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＝kv2。

列车要跑得快，必须用大功率的机车来牵引。

试计算列车分别以120千米/小时和40千米/小时的速度匀速行驶时，机车功率大小的比值〔提示：

物理学中重要的公式有F＝ma，W＝Fs，P＝Fv，s＝v0t＋

at2〕。

8、面对能源紧张和环境污染等问题，混合动力汽车应运而生。

所谓混合动力汽车，是指拥有两种不同动力源〔如燃油发动机和电力发动机〕的汽车，既省油又环保。

车辆在起步或低速行驶时可仅靠电力驱动；快速行驶或者需急加速时燃油发动机启动，功率不足时可由电力补充；在制动、下坡、怠速时能将机械能转化为电能储存在电池中备用。

假设汽车质量为M，当它在平直路面行驶时，只采用电力驱动，发动机额定功率为P1，能达到的最大速度为v1；汽车行驶在倾角为θ的斜坡道上时，为获得足够大的驱动力，两种动力同时启动，此时发动机的总额定功率可达P2。

汽车在斜坡上行驶时所受的阻力是在平直路面上的k倍，重力加速度为g。

求汽车在斜坡道上能达到的最大速度。

9.如图甲所示，某同学用轻绳通过定滑轮提升一重物，运用传感器〔未在图中画出〕测得此过程中不同时刻对轻绳的拉力F与被提升重物的速度v，并描绘出F-

图象。

假设某次实验所得的图象如图乙所示，其中线段AB与

轴平行，它反映了被提升重物在第一个时间段内F和

的关系；线段BC的延长线过原点〔C点为实线与虚线的分界点〕，它反映了被提升重物在第二个时间段内F和

的关系；第三个时间段内拉力F和速度v均为C点所对应的大小保持不变，因此图象上没有反映。

实验中还测得重物由静止开始经过t=1.4s，速度增加到vC=3.0m/s，此后物体做匀速运动。

取重力加速度g=10m/s2，绳重及一切摩擦和阻力均可忽略不计。

〔1〕在提升重物的过程中，除了重物的质量和所受重力保持不变以外，在第一时间段内和第二时间段内还各有一些物理量的值保持不变。

请分别指出第一时间段内和第二时间内所有其他保持不变的物理量，并求出它们的大小；

〔2〕求被提升重物在第一时间段内和第二时间段内通过的总路程。

QQ显微镜：

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