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高三物理二轮常见模型与方法强化专训专练
专题12 机车启动模型
特训目标
特训内容
目标1
高考真题（1T—4T）
目标2
以恒定功率启动模型（5T—8T）
目标3
以恒定加速度启动模型（9T—12T）
目标4
有关机车启动问题的图像问题（13T—16T）
目标5
类机车启动模型（17T—20T）
【特训典例】
一、高考真题
1．2023 年我国首套高温超导电动悬浮全要素试验系统完成首次悬浮运行，实线重要技术突破。设该系统
的试验列车质量为m，某次 试 验 中 列车以速率v 在 平 直 轨道 上匀速行驶，刹车时牵引系统处于关
闭状态，制动装置提供大小为F 的制动力，列车减速直至停止。若列车行驶时始终受到大小为f 的空气阻
力，则（ ）
A．列车减速过程的加速度大小
B．列车减速过程F 的冲量为mv
C．列车减速过程通过的位移大小为
D．列车匀速行驶时，牵引系统的输出功率为
2．两节动车的额定功率分别为
和
，在某平直铁轨上能达到的最大速度分别为
和
。现将它们编成
动车组，设每节动车运行时受到的阻力在编组前后不变，则该动车组在此铁轨上能达到的最大速度为（
）
A．
B．
C．
D．
3．质量为M 的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F 和受到的阻力f 均为恒力，如图所示，小车用一
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根不可伸长的轻绳拉着质量为m 的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为
时，小车达到额
定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为
。物体与地面间的动摩擦因数
不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为（ ）
A．
B．
C．
D．
4．小明用额定功率为
、最大拉力为
的提升装置，把静置于地面的质量为
的重物竖直提
升到高为
的平台，先加速再匀速，最后做加速度大小不超过
的匀减速运动，到达平台的速度
刚好为零，
取
，则提升重物的最短时间为（ ）
A．13.2s
B．14.2s
C．15.5s
D．17.0s
二、以恒定功率启动模型
5．近年来一批国产电车正在强势崛起。现有某电车自重2 吨，额定功率360kW。在某次电车性能测试中，
电车以额定功率启动，从0 加速到108km/h 用时5s，再经过20s 后达到最大速度216km/h。假设电车运动
过程中所受阻力不变，则下列说法中正确的是（ ）
A．电车前5s 加速过程中加速度不变
B．小车所受阻力为12000N
C．从静止加速到最大速度，电车行驶的位移为900 米
D．当电车速度为40m/s 时，其加速度是
6．目前，我国在人工智能和无人驾驶技术方面已取得较大突破。为测验某项无人驾驶技术，某公司对一
款无人驾驶汽车的性能进行了测试：让质量为
的汽车沿一山坡直线行驶，测试中发现，下坡时若关掉油
门，则汽车的速度大小保持不变；若以恒定的功率
上坡，则汽车从静止启动做加速运动，发生位移时
速度刚好达到最大值
。设汽车在上坡和下坡过程中所受阻力的大小保持不变，下列说法不正确的是
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（ ）
A．关掉油门后的下坡过程，汽车的机械能是守恒的
B．关掉油门后的下坡过程，坡面对汽车的冲量不为零
C．上坡过程中，当汽车速度达到
时，加速度
D．上坡过程中，汽车的速度由0 增至
所用的时间
7．如图所示，高铁动车使从天津到北京的通行时间缩短在半小时左右，便利出行。假设此高铁动车启动
后沿平直轨道行驶，发动机的功率恒为P 且行驶过程中受到的阻力大小恒定。已知动车的质量为m，最高
行驶速度
。则下列说法正确的是（ ）
A．当动车的速度为
时，动车的加速度大小为
B．由题目信息无法估算天津到北京铁路的长度
C．从启动到速度为
的过程中，动车牵引力所做的功为
D．行驶过程中动车受到的阻力大小为
8．共享电动车已经成为我们日常生活中不可或缺的重要交通工具，如图所示，某共享电动车和驾驶员的
总质量为100kg，电动车的额定功率为500W。若电动车从静止开始以额定功率在水平路面沿直线行驶，行
驶中最大速度为5m/s，假定行驶中所受阻力恒定，重力加速度g 取
。下列说法正确的是（ ）
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A．电动车受到的阻力大小为100N
B．加速阶段，电动车的加速度保持不变
C．当电动车的速度为2.5m/s 时，其加速度大小为2m/s2
D．若电动车从静止开始以2m/s2的加速度匀加速启动，匀加速时间共5s
三、以恒定加速度启动模型
9．2023 年11 月10 日，我国首条超高速低真空管道磁浮交通系统——高速飞车大同（阳高）试验线工程
完工，其特点是全封闭真空管道和磁悬浮运输。如图所示，高速飞车的质量为m，额定功率为P，高速飞
车在平直轨道上从静止开始运动，先以加速度a 做匀加速直线运动，加速过程中达到额定功率P。后又经
过一段时间达到该功率下的最大速度，若高速飞车行驶过程中所受到的阻力为
且保持不变，则下列说法
正确的是（ ）
A．高速飞车匀加速直线运动过程中达到的最大速度为
B．高速飞车匀加速直线运动的时间为
C．高速飞车匀加速直线运动的位移为
D．高速飞车在整个加速过程中牵引力做功等于
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10．高铁已成为中国的“国家名片”，是大多数人出行的首选。提高列车运动速率的有效途径是增大发动
机的功率和减小阻力。某列车由若干节额定功率均为P 的动力车厢组成，行驶时所受的阻力与速率的二次
方成正比，即
，只启用一节动力车厢时列车能达到的最大速度为
。列车由静止开始运动，下列
说法正确的是（ ）
A．若列车匀加速启动，则牵引力恒定
B．若列车输出功率恒定，则做匀加速运动
C．若启用4 节动力车厢，则列车的最大速度为
D．若列车最大速度提高到
，则需要启用8 节动力车厢
11．我国新能源电动汽车越来越受到大众的喜爱。一款电动家用轿车在某次测试中先匀加速启动达到额定
功率后以额定功率继续加速运动。测得轿车由静止加速到30m/s 时间仅为3s，则轿车在该段时间内
（ ）
A．牵引力不断增大
B．位移大于
C．平均速度为
D．匀加速阶段的加速度为
12．某探究小组对一辆新能源小车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，
并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为
图像，如图所示（除2~10s 时间段图线为曲线外，
其余时间段图线均为直线）。已知小车运动的过程中，2~14s 时间段内小车的功率保持不变，在第14s 末撤
去动力而让小车自由滑行，小车的质量为1.0kg，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变。以
下对小车的描述正确的是（ ）
A．小车所受的阻力大小为3N
B．小车匀速行驶阶段的功率为9W
C．小车在加速运动过程中位移的大小为40m
D．小车在前2s 受到的合力大小大于阻力大小
四、有关机车启动问题的图像问题
13．一辆摩托车在平直的公路上由静止启动，摩托车所受牵引力
随时间变化关系如图所示。摩托车总
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质量为200kg，额定功率为
，运动过程所受阻力恒定，则（ ）
A．摩托车在
时间内做匀加速运动，
时间内做减速运动
B．摩托车在
时间内的加速度为
C．运动过程中摩托车的最大速度为20m/s
D．摩托车匀加速行驶的时间为20s
14．某学校科技小组制作的太阳能驱动小车如图甲所示。太阳能驱动小车的质量
，小车在水平地
面上由静止开始做直线运动，一段时间内小车的速度v 与牵引力的功率P 随时间变化的图像分别如图乙、
丙所示。已知
末小车牵引力的功率达到额定功率，
末小车的速度达到最大值，
末关闭电动机，再
经过一段时间小车停止运动。设整个过程中太阳能驱动小车受到的阻力恒定。下列说法正确的是（ ）
A．太阳能驱动小车最大速度大小为
B．太阳能驱动小车受到的阻力大小为
C．整个过程中，太阳能驱动小车克服阻力做功为
D．关闭电动机后，太阳能驱动小车经过
停止运动
15．质量为400kg 的赛车在平直赛道上以恒定功率加速，受到的阻力不变，其加速度a 与速度的倒数
的
关系如图所示，则赛车（ ）
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A．速度随时间均匀增大
B．加速度随时间均匀增大
C．输出功率为
D．所受阻力大小为
16．一辆汽车在水平平直公路上由静止开始匀加速启动，汽车的输出功率与速度的关系如图所示，当汽车
的速度达到
后功率保持不变，汽车能达到的最大速度为
。已知汽车的质量为
，运动过程中所受的
阻力恒为
，下列说法正确的是（ ）
A．汽车的最大功率为
B．汽车匀加速时的加速度大小为
C．汽车做匀加速直线运动的时间为
D．汽车的速度从
增加到
的过程中，其加速度保持不变
五、类机车启动模型
17．图甲是全球最大回转自升塔式起重机，它的开发标志着中国工程用超大吨位塔机打破长期依赖进口的
局面，也意味着中国桥梁及铁路施工装备进一步迈向世界前列。该起重机某次从
时刻由静止开始提升
质量为m 的物体，其
图像如图乙所示，
时间内起重机的功率为额定功率，不计其他阻力，重力
加速度为g，则以下说法正确的是（ ）
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A．该起重机的额定功率为
B．该起重机的额定功率为
C．
和
时间内牵引力做的功之比为
D．
和
时间内牵引力做的功之比为
18．一起重机用钢绳提起静止在地面上的重物，开始在竖直方向上做匀加速运动，然后做匀速运动。重物
上升高度为h，运动时间为t，加速度为a，动能为Ek，起重机功率为P，下列图像能描述上述过程的是（
）
A．
B．
C．
D．
19．一起重装置把静置于地面上的重物竖直向上提升的过程中，功率随时间变化的P-t 图像如图所示。在
t=1s 时，重物上升的速度达到最大速度的一半，在t=3s 时，达到最大速度
。在t=6s 时，重物再
次匀速上升，取
，不计一切阻力。下列说法正确的是（ ）
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A．重物的质量为4kg
B．在t=1s 时，重物加速度大小
C．0～6s 时间内，重物上升的高度h=85m
D．在4～6s 时间内，重物做加速度逐渐增大的减速运动
20．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
时刻被提升重物的速度与对轻绳的拉力
，并描绘出
图像。假设某次实验得到的图像如图乙所示，
线段
与轴平行，线段
的延长线过原点。实验中还测得重物由静止开始经过
，速度增加到
，此后物体做匀速运动。取重力加速度
，滑轮质量、摩擦和其他阻力均可忽略不计。
（ ）
A．
点时拉力的功率为12W
B．重物的质量为4kg
C．重物在
段做变加速运动，在
段做匀加速运动
D．重物在
段的位移为3.15m
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