2023年高三物理二輪復習練08 機車啟動問題與三大力場中的變力做功問題

2023年高三物理二輪高頻考點沖刺突破

專題08機車啟動問題與三大力場中的變力做功問題

專練目標專練內(nèi)容

目標1高考真題（IT—4T）

目標2兩類機車啟動計算類問題（5T-8T）

目標3兩類機車啟動圖像類問題（9T-12T）

目標4重力場中的變力做功問題（13T—16T）

目標5電磁場中的變力做功問題（17T—20T）

【典例專練】

一、高考真題

1.如圖所示，粗糙程度處處相同的水平桌面上有一長為A的輕質(zhì)細桿，一端可繞豎直光滑軸。轉動，另一

端與質(zhì)量為加的小木塊相連。木塊以水平初速度%出發(fā)，恰好能完成一個完整的圓周運動。在運動過程中，

木塊所受摩擦力的大小為（）

2πL4πrLSπL?6πL

2.“復興號”動車組用多節(jié)車廂提供動力，從而達到提速的目的?？傎|(zhì)量為力的動車組在平直的軌道上行駛。

該動車組有四節(jié)動力車廂，每節(jié)車廂發(fā)動機的額定功率均為P,若動車組所受的阻力與其速率成正比

（夠=人，左為常量），動車組能達到的最大速度為%。下列說法正確的是（）

A.動車組在勻加速啟動過程中，牽引力恒定不變

B.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，則動車組從靜止開始做勻加速運動

C.若四節(jié)動力車廂輸出的總功率為2.25P,則動車組勻速行駛的速度為

D.若四節(jié)動力車廂輸出功率均為額定值，動車組從靜止啟動，經(jīng)過時間,達到最大速度%,則這一過程中

該動車組克服阻力做的功為;a%?-H

3.小明用額定功率為1200W、最大拉力為300N的提升裝置，把靜置于地面的質(zhì)量為20kg的重物豎直提升

到高為85.2m的平臺，先加速再勻速，最后做加速度大小不超過5m∕s2的勻減速運動，到達平臺的速度剛好

為零，g取IOm/s"則提升重物的最短時間為（）

A.13.2sB.14.2sC.15.5sD.17.0s

4.額定功率相同的甲、乙兩車在同一水平路面上從靜止啟動，其發(fā)動機的牽引力隨時間的變化曲線如圖所

示。兩車分別從乙和4時刻開始以額定功率行駛，從4和a時刻開始牽引力均視為不變。若兩車行駛時所受

的阻力大小與重力成正比，且比例系數(shù)相同，則（）

A.甲車的總重比乙車大B.甲車比乙車先開始運動

C.甲車在4時刻和乙車在4時刻的速率相同D.甲車在G時刻和乙車在4時刻的速率相同

二、兩類機車啟動計算類問題

5.上海市區(qū)運行著裝備超級電容的快充高智能超級電容公交車，此公交車在乘客上下車的間隙進行充電，

充電不到IOOS就能行駛6km,此公交車質(zhì)量為1.5χl（）4kg,最大功率為3.0x105W。公交車運行線路始終在

同一水平面內(nèi)，正常運行時受到的阻力恒為車重的5,公交車由靜止開始啟動，最快只需要30s就能達到

最大速度，取重力加速度大小g=10m∕s2,則公交車從靜止啟動到速度最大時通過的路程的最小值為（）

A.300mB.400mC.500mD.600m

6.高速磁懸浮列車在水平長直軌道上的模擬運行圖如圖所示，列車由質(zhì)量均為〃，的5節(jié)車廂組成，其中1

號車廂為動力車廂。列車由靜止開始以額定功率尸運行，經(jīng)過一段時間達到最大速度，列車向右運動過程

中，1號車廂會受到前方空氣的阻力，假設車廂碰到空氣前空氣的速度為0,碰到空氣后空氣的速度立刻與

列車速度相同，已知空氣密度為外1號車廂的迎風面積（垂直運動方向上的投影面積）為S,不計其他阻

力，忽略2號、3號、4號、5號車廂受到的空氣阻力。當列車以額定功率運行到速度為最大速度的一半時,

2號車廂對3號車廂的作用力大小為（）

///////Z/Z/////ZZ/Z///Z/////Z//ZZ////Z//////

A.B.?^[prpsC.京派D-會研

7.2021年7月20S,我國具有完全自主知識產(chǎn)權的時速600公里的高速磁懸浮列車在山東青島成功下線。

若磁懸浮列車的質(zhì)量為M,在平直軌道上從靜止開始做加速直線運動，經(jīng)時間，前進的距離為L此時車速

達到最大值％，設此過程中列車牽引力的功率恒為尸，所受的阻力恒為車重的4倍，重力加速度大小為g,

則在此段時間內(nèi)牽引力所做的功可表示為（）

1

D.^Mvn^+kMgL

A.PtB.kMgLC.kMgymt

8.2019年12月17日，我國第一艘國產(chǎn)航空母艦"山東艦"正式交付海軍，"山東艦"發(fā)動機最大輸出功率為

P,最大航行速度為％，其航行時所受的阻力隨速度增大而增大，某次直線航行過程中，下列說法中正確的

是（）

A.若〃山東艦〃勻加速啟動，則在勻加速階段，發(fā)動機提供的牽引力大小恒定

B.若"山東艦"以恒定功率尸啟動，經(jīng)時間/后速度達％，則有已=5加4

C.若"山東艦"以'勻速航行時，所受的阻力為C

%

D.若"山東艦"以￡勻速航行時，發(fā)動機輸出功率小于?

三、兩類機車啟動圖像類問題

9.送藥機器人為打贏疫情阻擊戰(zhàn)作出了巨大的貢獻。如圖甲所示，在某次送藥過程中，送藥機器人"艾米"

（圖中末畫出）的輸出功率恒為P,在水平地面48段，"艾米"速度為匕向右勻速運動，前方的水平地面BC

段鋪有地毯，阻力較大。:時刻“艾米”到達5點且通過整個路段的回圖像如圖乙所示，在弓時刻圖線與水

平虛線相切，此時"艾米”的速度為匕且恰好到達C點。假設“艾米"在兩個路段上所受阻力均恒定，由以上條

件不能求出的是（）

A."艾米"在48段上所受的阻力B."艾米”在BC段上所受的阻力

C."艾米”在BC段上牽引力做的功D."艾米”在BC段上克服阻力做的功

10.一輛汽車由靜止開始沿平直公路行駛，汽車所受牽引力F隨時間f變化關系圖線如圖所示。若汽車的質(zhì)

量為〃?，阻力恒定，汽車達到額定功率后保持不變，則以下說法正確的是（）

A.汽車勻速運動的速度大小為巴二

B.汽車勻加速運動階段的加速度大小為&

tn

C.汽車先做勻加速直線運動，然后再做減速直線運動

D.汽車的額定功率為

m

11.某學習小組通過質(zhì)量為機的電動玩具小車在水平面上的運動來研究功率問題。小車剛達到額定功率開

始計時，且此后小車功率不變，小車的一f圖像如圖甲所示，”時刻小車的速度達到最大速度的2，小車速

度由V。增加到最大值過程小車的牽引力與速度的關系圖像如圖乙所示，且F-V圖線是雙曲線的一部分，運

動過程中小車所受阻力恒定，下列說法正確的是（）

B.小車所受阻力為54

C.小車速度達到最大速度的一半時，加速度大小為劣

m

D.O大時間內(nèi)，小車運動的位移大小為5%f。-粵公

12.質(zhì)量為機的重物在起重機的作用下由靜止開始沿豎直方向加速上升。已知起重機功率恒定，加速度。與

速度倒數(shù)’的關系圖像如圖所示，重物的速度為匕時對應的加速度為4,不計空氣阻力，重力加速度為g。

V

下列說法正確的是（

圖線的橫截距為Q；g1

g

B.重物的最大速度為

m+g)w

C.起重機的功率恒為WaM

D.重物速度為］受到的拉力為2加（％+g）

四、重力場中的變力做功問題

13.如圖所示，密度為小邊長為α的正立方體木塊漂浮在水面上（/?為木塊在水面上的高度）?，F(xiàn)用豎直向

下的力尸將木塊按入水中，直到木塊上表面剛浸沒，則此過程中木塊克服浮力做功為（已知水的密度為p。、

重力加速度為g）（）

______?

______5e=τrrτ→{________

B.∣?(∕9+∕7)

A.pa3gh0

33

C.poagh(a-h)D.→gΛ(α-A)(ρ+p0)

14.如圖所示的水平軌道4。足夠長，只有BC部分是粗糙的，其長度為L=Im,其余部分是光滑的，質(zhì)量

為1kg,長度為2￡的粗細相同的勻質(zhì)軟繩靜止在8點的左側（繩的右端在8點），軟繩與粗糙部分的動摩擦

因數(shù)為〃=0.8,現(xiàn)用尸=2N的水平向右的恒力作用在軟繩上，軟繩始終保持伸直狀態(tài)且長度不變，重力加

速度為g=10m?2,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力，則在軟繩運動的過程中，下列說法正確的是（）

一<——2L——平TZ〃留~d

ABC

A.軟繩先做勻加速后做勻減速運動B.軟繩的左端能經(jīng)過3點

C.軟繩的最大動能為0.5JD.軟繩克服摩擦力做功4.0J

15.如圖甲所示，在粗糙的水平面上，放著可視為質(zhì)點的A、B兩物塊，質(zhì)量分別為機A=Ikg和叫=5kg。

輕彈簧一端與物塊A相連，另一端與豎直墻壁相連。未施加拉力尸時，A到墻壁的距離小于彈簧原長且整

個系統(tǒng)恰好處于靜止狀態(tài)。從f=O時刻開始，對B施加一水平向右的力F使物塊B做勻加速運動，力F隨

時間變化如圖乙，已知物塊與地面的動摩擦因數(shù)均為0.5,g取IOmZsL

A.彈簧的勁度系數(shù)為300N∕m

B.物塊B在1=0時的加速度大小為5m∕s2

C./=O到f=0.2s的過程中力尸做的功為4J

D./=0到AB分開的過程中，A克服摩擦力的功為0.5J

16.宇航員飛到一個被稠密氣體包圍的某行星上進行科學探索。他站在該行星表面，從靜止釋放一個質(zhì)量

為〃?的物體，由于氣體阻力的作用，其加速度。隨下落位移X變化的關系圖像如圖所示。已知該星球半徑為

R，萬有引力常量為G。下列說法正確的是（）

α∕(m?s^2)

V

O?x/m

A.該行星的平均密度為:?

4兀GR

B.該行星的第一宇宙速度為歷

c.衛(wèi)星在距該行星表面高力處的圓軌道上運行的周期為四，但土”

RNaO

D.從釋放到速度剛達到最大的過程中，物體克服阻力做功吆夢

五、電磁場中的變力做功問題

17.如圖所示，某空間區(qū)域的豎直平面內(nèi)存在電場，其中豎直的一條電場線如圖甲中虛線所示。一個質(zhì)量

為機、電荷量為q的帶正電小球，在電場中從。點由靜止開始沿電場線豎直向下運動。以。為坐標原點，

取豎直向下為X軸的正方向，小球的機械能E與位移X的關系如圖乙所示，不計空氣阻力。則（）

0?

xI?

'x≈

甲

A.沿X軸方向電場強度變大，方向沿X軸正方向

B.從O到4的過程中，小球的速率越來越小，加速度越來越大

C.從。到丹的過程中，相等的位移內(nèi)，小球克服電場力做的功變大

2(El-E+"gx∣)

D.到達為位置時，小球速度的大小為2.l)

m

18.如圖所示，平行板電容器水平放置，兩極板間電場強度大小為E,中間用一光滑絕緣細桿垂直連接，桿

上套有帶正電荷的小球和絕緣彈簧，小球壓在彈簧上，但與彈簧不拴接。開始時對小球施加一豎直向下的

外力，將小球壓至某位置使小球保持靜止。撤去外力后小球從靜止開始向上運動，上升力時恰好與彈簧分

離，分離時小球的速度為V,小球上升過程不會撞擊到上極板，已知小球的質(zhì)量為小，帶電荷量為g,重力

加速度為g,下列說法正確的是（）

A.與彈簧分離時小球的動能為〃+夕兒

B.從開始運動到與彈簧分離，小球與彈簧組成的系統(tǒng)增加的機械能為gE∕?

C.從開始運動到與彈簧分離，小球減少的電勢能為華

h

D.撤去外力時，彈簧的彈性勢能為gm∕-（qE-∕ngM

19.如圖所示，兩根足夠長光滑導軌豎直放置，導軌間距為3底端接阻值為R的電阻。將質(zhì)量為〃?的金

屬棒懸掛在一個固定的輕彈簧下端，彈簧勁度系數(shù)為上,導軌所在平面與磁感應強度為B的勻強磁場垂直。

現(xiàn)將金屬棒從彈簧原長位置由靜止釋放，第一次達到最大速度V時，回路產(chǎn)生的焦耳熱為。。若金屬棒和導

軌接觸良好，電阻均可忽略，則（）

A.金屬棒和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒

B.金屬棒第一次達到最大速度時彈簧的伸長量為處也上

kR

C.金屬棒最后靜止時電阻R上產(chǎn)生的總熱量為小