高考物理三年真题高频考点精选考点17机车启动和运行

高考物理三年真题高频考点精选考点17机车启动和运行

考点17 机车启动和运行 ‎【考点知识方法解读】‎ 机车启动一般有两种模型，恒定功率启动和匀加速启动。‎ ①机车从静止开始，保持牵引力的功率恒定，假设所受阻力不变，随机车速度的增大，根据P=Fv可知，牵引力F减小，由牛顿第二定律，F-f=ma，机车加速度a随牵引力的减小而减小，机车做加速度逐渐减小的加速运动。当牵引力F=f时，加速度减小到零，速度达到最大值，最大速度vmax=P/f。‎ ②机车从静止开始，保持加速度不变。假设所受阻力不变，由牛顿第二定律，F-f=ma，牵引力F不变，由P=Fv=Fat可知，机车功率随时间t均匀增大。当机车输出功率增大到额定功率后，随着速度的增大，牵引力减小，机车加速度a随牵引力的减小而减小，机车做加速度逐渐减小的加速运动。当牵引力F=f时，加速度减小到零，速度达到最大值，最大速度vmax=P/f。‎ ‎【最新三年高考物理精选解析】‎ ‎1．（2010上海理综）纯电动概念车E1是中国馆的镇馆之宝之一。若E1概念车的总质量为‎920kg，在16s内从静止加速到‎100km/h（即‎27.8m/s），受到恒定的阻力为1500N，假设它做匀加速直线运动，其动力系统提供的牵引力为 N。当E1概念车以最高时速‎120km/h（即33.3m/s）做匀速直线运动时，其动力系统输出的功率为 kW。‎ ‎2.（2011浙江理综卷）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'。‎ ‎ (3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为f=2×103N。在此过程中，由能量转化及守恒定律可知，仅有电能用于克服阻力做功，E电=fL'，‎ 代入数据得 L'=31.5m。‎ ‎3．（2010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。已知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 图4‎ ‎（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）若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。则在t1=1.0s到t2=3.8s这段时间内木板B的位移为多少？‎ 代人数据解得F’=5N。‎ 木板B受力满足F’-μ1mAg-μ2(mA+mB)g=0，‎ 所以木板B将做匀速直线运动，而物体A则继续在B上做匀加速直线运动直到A、B速度相等。设这一过程时间为t’，有v1=aA(t1+t’)‎ 这段时间内B的位移s1= v1 t’‎ AB速度相同后，由于F>μ2(mA+mB)g，且电动机输出功率恒定，A、B将一起做加速度逐渐减小的变加速运动。由动能定理得 P’(t2 - t’-t1)- μ2(mA+mB)g s2=(mA+mB)vA2-(mA+mB)v12‎ 由②③⑩并代人数据解得木板B在t1=1.0s到t2=3.8s这段时间内的位移为s= s1+s2=3.03m ‎【点评】：此题将牛顿运动定律、功和功率、动能定理、摩擦力等综合在一起考查，题目设置了梯度，有一定难度。‎ ‎4.（2009年四川卷）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=5×‎103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上作匀加速直线运动，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做vm=‎1.02 m/s的匀速运动。取g=‎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秒末的输出功率。‎ v2＝at ⑧‎ P＝Fv2 ⑨‎ 由⑤⑧⑨，代入数据，得:P＝2.04×104W。‎ ‎ ‎