_高考物理精做15机车启动的计算大题精做新人教版1127115.pdf

1 精做 15 机车启动的计算 1（2011·浙江卷）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=1 000 kg的混合动力轿车，在平直公路上以 1 90 km/hv匀速行驶，发动机的输出功率为 50 kWP 。当驾驶员看到前方有80 km/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=72 m 后，速度变为 272 km/hv。 此过程中发动机功率的 5 1 用于轿车的牵引， 5 4 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 90 km/h 在平直公路上匀速行驶时，所受阻力 阻 F 的大小； （2）轿车从 90 km/h 减速到 72 km/h 过程中，获得的电能 电 E； （3）轿车仅用其在上述减速过程中获得的电能 电 E 维持 72 km/h 匀速运动的距离L。 【答案】（ 1） 3 2 10 NF阻（2） 4 6.310 JE电（3） 31.5 mL 2 （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 3 2 10 NF阻。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LFE 阻电 代入数据得 31.5 mL 2某学习小组对一辆自制小遥控汽车的性能进行研究。他们让这辆汽车在水平地面上由静止开始运动， 并将小车运动的全过程记录下来，通过数据处理得到如图所示的vt图，已知小车在0t s内做匀 加速直线运动，t10 s 内小车牵引力的功率保持不变，且710 s 为匀速直线运动；在10 s 末停止遥 控，让小车自由滑行，小车质量m=1 kg ，整个过程小车受到的阻力Ff大小不变。求： （1）小车受到阻力Ff的大小。 （2）在t10 s 内小车牵引力功率P。 （3）小车在加速运动过程中的总位移x。 【答案】（ 1）2 NfF（2） 12 WP （3）x=28.5 m （2）小车在710 s 内做匀速直线运动，设牵引力为F 则 f FF 由图象可知vm=6 m/s m 12 WPFv 在t10 s 内小车的功率保持不变，为12 W （3）小车的加速运动过程可分为0t s 和t7 s 两段，由于t s 是功率为12 W，所以 3 此次牵引力为 11 3 4 N t P Fa vt ， 所以 0t内加速度大小为 2 11 () /2 m/s1.5s f aFFmt，时间 2 11 1 2.25 m 2 xa t 在 07 s 内由动能定理得： 2 0 2 211 2 1 2 1 mvmvxFPtxF mf 得x=28.5 m 【名师点睛】 1vt图象的斜率为物体运动的加速度，包围的面积是物体通过的位移。因此本题第 （3）问中的x1也可以通过面积求解。2机车匀加速启动过程还未达到额定功率。3t时刻是匀加速 运动的结束还是额定功率的开始，因此功率表达式结合牛顿第二定律和运动学公式求t是解题的关键。 3如图所示，一个与平台连接的足够长斜坡倾角 1 arcsin 30 ，一辆卡车的质量为1 t 。关闭发动机， 卡车从静止开始沿斜坡滑下，最大速度可达120 km/h，已知卡车运动过程中所受空气阻力和地面阻 力与速度成正比，即fkv。 （1）求出比例系数k； （2）现使卡车以恒定功率P沿斜坡向上行驶，达到的最大速度为54 km/h，求功率P； （3）当卡车开上平台后，继续保持此恒定功率行驶40 s ，重新匀速行驶，求卡车开上平台后到匀速 行驶的过程中克服阻力所做的功。 【答案】（ 1）10 N s/mk（2）7 250WP（3） 4 4 10 J f W 【解析】（ 1）sinmgkvm 4 m 1 10 sin 30 N s/m10 N s/m 100 3 mg k v （2）因为 1 PFv，牵引力 1 P F v 4 当卡车向上匀速行驶时： 1 1 sin P mgkv v ，由此可得 2 11 sinPmgvkv 7 250 WP 4一辆摩托车在平直的公路上以恒定的加速度启动，已知摩托车的额定功率为10 kW，人和车的总质量 为 200 kg。设行使中受到的阻力为人和车重的0.1 倍并保持不变，摩托车由静止开始匀加速运动的前 8 秒内的位移为64 m，求：（g取 10 m/s 2） （1）摩托车做匀加速运动时加速度的大小及发动机牵引力的大小； （2）摩托车能达到的最大速率； （3）若摩托车达到最大速度时紧急制动，设车紧急制动时的制动力为车重的0.5倍，且其它阻力不 计，求车滑行的距离。 【答案】（ 1）F=600 N （2）vm=50 m/s （3）s'=250 m 【解析】（ 1）设匀加速运动时加速度的大小为a，摩托车发动机牵引力的大小为F，恒定阻力为f s= 2 1 at 2 a=2 m/s 2 Ff=ma F=600 N （2）摩托车的额定功率为P，当F=f时，有最大速度vm P=fvm vm=50 m/s