2023年高考物理预测题之机车启动及功率

试卷更新日期：2023-02-17 类型：二轮复习

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一、单选题

1. 小明用额定功率为1200W、最大拉力为300N的提升装置，把静置于地面的质量为20kg的重物竖直提升到高为85.2m的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过5m/s²的匀减速运动，到达平台速度刚好为零，则提升重物的最短时间为（）

A、13.2s B、14.2s C、15.5s D、17.0s

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2. 质量为m的汽车由静止启动后沿平直路面行驶，汽车牵引力随速度变化的F-v图像如图所示，设汽车与路面间的摩擦力f保持不变，则（）

A、速度为 $v_{1}$ 时，汽车牵引力的功率为 $f v_{1}$ B、速度为 $v_{1}$ 时，汽车的加速度为 $\frac{F_{0} - f}{m}$ C、汽车加速运动过程中，平均速度为 $\frac{v_{1} + v_{m}}{2}$ D、该过程中汽车的最大功率等于 $F_{0} v_{m}$

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3. 如图所示为古代的水车，该水车周边均匀分布着n个盛水的容器。在流水的冲力作用下，水车边缘以速率v做匀速转动，当装满水的容器到达最高处时将水全部倒入水槽中。设每个盛水容器装入水的质量均为m，忽略容器装水的过程和水车浸入水的深度。已知重力加速度为g，则水车运水的功率为（）

A、 $\frac{2 n m g v}{π}$ B、 $\frac{n m g v}{4 π}$ C、 $\frac{n m g v}{π}$ D、 $\frac{n m g v}{2 π}$

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4. 一质量为 $M = 40 k g$ 的儿童电动汽车在水平地面上由静止开始做直线运动。在一段时间内电动汽车的速度与牵引力的功率随时间变化的函数关系图像分别如图甲、乙所示，3s末电动汽车牵引力功率达到额定功率，10s末电动汽车的速度达到最大值，14s时关闭发动机，经过一段时间电动汽车停止运动。整个过程中电动汽车受到的阻力恒定。下列说法正确的是（）

A、电动汽车最大速度为10m/s B、电动汽车受到的阻力为100N C、关闭发动机后，电动汽车经过5s停止运动 D、整个过程中，电动汽车克服阻力做功为3750J

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5. 某汽车以恒定功率匀速行驶，看到前方红灯，司机将汽车功率减半，并保持该功率行驶，看到红灯转为绿灯，逐渐增加功率，使汽车做匀加速运动直到恢复原来功率，以后保持该功率行驶。设汽车所受阻力大小不变，则在该过程中，汽车的速度随时间变化图象可能是（）

A、 B、 C、 D、

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6. 小型的射电望远镜相比于大口径的射电望远镜，有能够全方位转动的优点。设地球上有两台直径分别为 $d_{1}$ 、 $d_{2}$ 的小型射电望远镜A和B，两者能观测到天体需要收集的电磁波总功率的最小值相同。在宇宙大尺度上，天体的空间分布是均匀的。现仅以辐射功率为P的同类天体为观测对象，望远镜A能够观测到此类天体数量为N，则望远镜B能够观测到此类天体的数量为（）

A、 $(\frac{d_{2}}{d_{1}}) N$ B、 ${(\frac{d_{2}}{d_{1}})}^{\frac{3}{2}} N$ C、 ${(\frac{d_{2}}{d_{1}})}^{2} N$ D、 ${(\frac{d_{2}}{d_{1}})}^{3} N$

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7. 如图是某地铁列车从左向右匀速率通过下穿轨道abcd的示意图，其中bc段水平、ab与cd段的倾角相等。已知整个过程中列车受阻力的大小保持不变（包括摩擦阻力和空气阻力），在ab和bc段，牵引列车的功率分别为P₁和P₂。则在cd段牵引列车的功率为（）

A、2P₂-P₁ B、P₂-P₁ C、 $\frac{P_{1} + P_{2}}{2}$ D、 $\frac{P_{1} - P_{2}}{2}$

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8. 为了测量自己骑自行车时的功率，小明找来一辆自行车（如图所示）在某段斜坡上进行实验.当小明骑车下坡时，刚好在不踩踏板的情况下可以匀速行驶；当小明上坡时，他从坡底出发在20s时间内匀速蹬脚踏板16圈到达坡顶。通过查阅相关资料发现，该自行车的踏板每转动一圈，车后轮相对转轴转动3圈，后轮直径为61cm，自行车质量为15kg，该斜坡与水平面的倾角为3^o；已知小明质量为60kg，重力加速度 $g = 10 m / s^{2}$ ， $s i n 3 ° \approx 0.05$ ，假设小明骑车上坡和下坡过程中轮胎与路面间产生的热量相等。根据上述数据，可求得小明骑车上坡时做功的功率约为（）

A、170W B、340W C、510W D、680W

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二、多选题

9. 转运码头上起吊机正在工作，启动电动机收紧钢索，将原来静止的重物竖直向上提升。提升的前两个阶段，重物的机械能E与上升距离h的关系如图所示。若各种摩擦均忽略不计，对于这两个阶段下列判断正确的是（）

A、全程，钢索拉重物的力一直增大 B、在第一阶段，电动机的输出功率可能保持不变 C、在第二阶段，重物一定做匀速运动 D、在第二阶段，钢索拉重物的力可能大于重物的重力

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10. 如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率 $200 W$ 、速度 $5 m / s$ 匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率 $570 W$ 、速度 $2 m / s$ 匀速行驶。已知小车总质量为 $50 kg$ ， $M N = P Q = 20 m$ ， PQ段的倾角为 $30 °$ ，重力加速度g取 $10 m / s^{2}$ ，不计空气阻力。下列说法正确的有（）

A、从M到N，小车牵引力大小为 $40 N$ B、从M到N，小车克服摩擦力做功 $800 J$ C、从P到Q，小车重力势能增加 $1 \times 10^{4} J$ D、从P到Q，小车克服摩擦力做功 $700 J$

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11. 某人在竖直方向上高度不同的M、N两点先后水平抛出质量相同的两个小石块，两个小石块均经过地面上方的O点，运动轨迹如图所示，不计空气阻力。下列说法正确的是（）

A、在M点抛出的小石块飞行过程中的加速度更大 B、在M点抛出的小石块飞行时间更短 C、在N点抛出的小石块初速度更大 D、在N点抛出的小石块着地时重力的瞬时功率更大

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三、综合题

12. 如图所示，底部A处装有挡板，倾角θ=30°的足够长的斜面，其上静止放着一长金属板，下端与A接触。离A距离为L=6.5m的B处固定一电动滚轮将金属板压紧在斜面上。现启动电机，滚轮作匀速转动，将金属板由静止开始送往斜面上部。当金属板下端运动到B处时，滚轮提起与金属板脱离。金属板最终会返回斜面底部，与挡板相撞后静止，此时滚轮再次压紧金属板，又将金属板从A处送往斜面上部，如此周而复始，已知滚轮角速度ω=80rad/s，半径r=0.05m，滚轮对金属板的压力F_N=2×10⁴N、与金属板间的动摩擦因数为μ=0.35，金属板的质量为m=1×10³kg，不计板与斜面间的摩擦，取g=10m/s²。求：

(1)、金属板在滚轮作用下加速上升时的加速度大小；

(2)、金属板每次与挡板撞击损失的机械能大小；

(3)、每个运动周期中电动机输出的平均功率。

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13. 如图所示，两根半径均为4cm的相同圆柱水平平行放置，一质量 $m = 5 k g$ 的“T”形钢件等距架在两圆柱上。钢件处于静止状态，与圆柱间的动摩擦因数 $μ = 0.2$ ，两圆柱绕各自的轴线以角速度 $ω = 20 r a d / s$ 反方向转动。现对钢件施加一个过其重心且平行于圆柱轴线，大小为 $F = 6 N$ 的拉力。g取10m/s²。求：

(1)、刚施加外力F时，左侧圆柱对钢件的摩擦力f₁的大小及钢件的加速度a；

(2)、钢件可以获得的最大速度 $v_{m}$ ；

(3)、钢件稳定运动时，每秒因摩擦产生的热量Q和驱动两圆柱转动时电机的输出功率P。

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14. 北京2022年冬奥会冰壶比赛新增加了混双项目，运动员用脚蹬固定的起踏器和冰壶一起前进，在前掷线处使冰壶脱手。冰壶前行过程中，运动员通过刷地来改变冰壶的速度和运动方向，使其到达理想位置。已知冰壶的质量为m，前掷线到营垒中心的距离为L，运动员的质量为M。重力加速度为g。

(1)、在某次投壶过程中，运动员离开起踏器时他和冰壶的速率为 $v_{1}$ ，已知运动员和起踏器相互作用的时间为t，计算此过程中运动员和冰壶在水平方向所受平均作用力的大小F；

(2)、某次投壶试验中，冰壶离开前掷线后沿直线运动（冰面视作水平面，不考虑冰壶的转动），冰壶在恒定阻力作用下停在营垒中心。水平方向的阻力等于其重力的k倍。求：
a．冰壶离开前掷线时的速率 $v_{2}$ ；

b．此过程中冰壶克服阻力做功的平均功率P。

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15. 如图所示为和谐号CRH3C列车，沿前进方向看第1、3、6、8节车厢为自带动力的车厢（动车），其余为不带动力的车厢（拖车）。每节车厢的质量均为1.25×10⁴kg，动车车厢的额定功率都为9680kW。每节车厢在高速行驶过程中所受阻力正比于其速率的二次方，比例系数为k，重力加速度大小10m/s²。若动力系统均启用时，该动车组能达到的最大行驶速度为393.2350km/h（下列计算中近似取作396km/h）。（计算结果均保留到小数点后1位）

(1)、求正常匀速最大速度行驶时三、四节车厢间的作用力大小F₃₄；

(2)、若该动车组以最大速度正常行驶时由于故障，第六节车厢突然失去动力，求失去动力的瞬间第四、五节车厢之间的作用力大小F₄₅。

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