機車的啟動和運行-2027高考物理（含解析）

機用的啟劭命運行

1.（2026云南模擬）我國自主研制的超導電動懸浮列車（如圖）于2025年7月首次亮相，速度可達GOOkm/li

以上。某次測試過程中，列車在平直軌道上先以速率“勻速行駛,動力系統提供的驅動力大小為片;一段

時間后，列車關閉動力系統并啟動制動系統，做勻減速直線運動直到停止,制動系統提供的制動力方向

與運動方向相反、大小為￡（不包括軌道及空氣阻力）。已知列車的質量為館,行駛過程中受到的軌道及

空氣阻力恒定，下列說法正確的是（）

A.列車減速過程中的加速度大小。=空邑

m

B.列車減速過程中，制動力E做的功為一看館"

C.列車在減速過程中行駛的距離c=

D.列車勻速行駛時，動力系統的輸出功率為（片+

2.（2026遼寧省名校聯盟考試）某動車組由8節車廂組成，其中第1、3、6、8節為動力機車，其它4節為拖

車，4節動力機車輸出功率始終相同，一輛動力機.乍輸出功率隨時間變化的關系圖像如圖甲所示，動車組

速率隨時間變化的關系圖像如圖乙所示。每節車廂在運動過程中所受阻力均為號、質量均為恒，則

A.動車組能達到的最大速率為余

B.041時間內，動車組運動的路程為嗎答定

C.。時刻，第4節車廂對第5節車廂的拉力為具

2%

(B+2)(13T2)-+2mvl

D.益-13時間內，動車組的平均速率為

4耳(13-22)

3.（2025年5月廣西桂林市高三二模）若火箭豎直向上發射的初級階段做如下假設：重力加速度g不變，空

氣阻力忽略不計，火箭的質量"，保持不變，加速度Q與速度倒數上的關系圖像如圖所示。已知圖像的

V

橫軸截距為b,斜率為k,下列說法正確的是（）

A.火箭的加速度恒定B.火箭的最大速度為春

C.火箭以恒定的功率77次啟動D.圖像的縱軸截距為一2g

4.（河西區2024—2025學年度第二學期高三年級總復習質量調查（二））力車在平直公路上以恒定加速度

啟動，A車啟動的同時3車從其旁邊沿相同的運動方向勻速駛過。4車追上3車時恰好結束勻加速直

線運動，如圖所示為兩車的￡圖像。已知4車的額定功看為P,且A車在運動過程中所受阻力恒定,

則下列說法正確的是（）

A.A車追上B車時，A車的速度大小為2如B.0-力時間內，力車所受合力小于6車所受合力

C.0~白時間內，A車所受牽引力的大小為旦D.0~與時間內，A車所受牽引力做的功為一幻

如

5.列車行駛時受到的總阻力包括摩擦阻力和空氣阻力，某列車以仍=180km/h的速度在平直軌道上勻速：

行駛，此時空氣阻力與摩擦阻力大小之比為2：3,牽引力的功率約為2000kWo假設摩擦阻力恒定，空：

氣阻力與列車行駛速度的平方成正比，則該列車以02=360km/h的速度在平宜軌道上勻速行駛時牽引：

_________B

力的功率約為（）

A.4400kWB.8000kWC.8800kWD.16000kW

6.（2025?山東卷⑸一輛電動小車上的光伏電池，將太陽能轉換成的電能全部給電動機供電,剛好維持小車

以速度。勻速運動,此時電動機的效率為50%。已知小車的質量為zn,運動過程中受到的阻力，=配依

為常量），該光伏電池的光電轉換效率為〃，則光伏電池單位時間內獲得的太陽能為（）

A2k"BhpCkv2-]-Trw2口2kv2+mv2

,〃2?^2〃*

7.（2025?廣東佛山模擬）國際聯運列車從開通至今已經完成2萬多次運輸。列車采用內燃加鋰電池的混合

助力電傳動方式進行驅動，整車最大功率為750k,V,行駛過程中受到的阻力恒定，速度最高為108

km/h,已知列車的總質量為5X10"kg,列車以最大功率啟動，下列說法正確的是（）

A.行駛過程中列車受到的阻力為2.5XKTN

B.以最大速度行駛時，列車1小時內通過的位移一定是108km

C.列車以15m/s的速度行駛時加速度是1nVs2

D.列車加速過程中的平均速率是15m/s

8.（2025?湖南長沙模擬）一輛質量為小的小汽車在水平地面上由靜止開始運動，其功率隨速度的變化關系

如圖所示，其中48段平行于。軸，汽車勻速運動階段的速度為&8。根據圖像，下列說法正確的是

（）

p

AB

A.速度增大到小的過程中,汽車的加速度逐漸減小，當。=心時，a=0

B.汽車與地面間的摩擦力大小為用=旦

C.在05段汽車的位移為電=、

D.若段汽車的位移為c,則46段汽車運動的時間t=駕左皿+紅

2avB

9.（2024.遼寧遼陽?模）?電動玩具汽車啟動時，以額定功率沿直線加速并達到最大速度，其加速度。與速

度倒數1的關系圖像如圖所示。已知電動玩具汽車受到的阻力大小恒為100N,重力加速度大小9=

10nVs2o則電動玩具汽車的額定功率和最大速度分別為（）

八

1

2

2

m

A.200W2m/sB.100W4nVsC.10()W2m/sD.200W4m/s

10.復興號動車實現了速度350km/h自動駕駛功能，成為我國高鐵自主創新的乂一重大標志性成果。一列

質量為館的動車，初速度為功，以恒定功率尸在平直軌道上運動，經時間￡達到該功率下的最大速度?”,

設動車行駛過程所受到的阻力/保持不變。動車在時間￡內（）

A.做勻加速直線運動B.牽引力的功率。="兒

C.當動車速度為半時，其加速度為薪D.牽引力做功此步碌一如說

11.（多選）（2025?湖南長沙高三月考）一輛質量m=2.0xIO：，kg的無人蘿卜車，以&=36km/h的速度在平

直路面上勻速行駛,此過程中發動機功率R=12k\V。當系統探測到前方有障礙物時，主動剎車系統立

即撤去發動機驅動力，同時施加制動力使車輛減速。在制動過程中，系統提供的制動功率2=24kW,

蘿卜車經過①=萼m停下來，不計傳動裝置和熱損耗造成的能量損失，下列說法正確的是（）

O

A.蘿卜車勻速行駛過程中所受的阻力大小為800N

B.蘿卜車剛進入制動狀態的瞬間，其所受合力大小為4800N

C.制動過程蘿卜車的速度為5m/s時,加速度大小為31口6

D.蘿卜車從剎車到停止經歷的時間為3.2s

12.（2025?八省八校聯考）在某次高鐵試運行過程中，質量為m的列車從靜止開始做直線運動，加速度隨時

間的變化關系如圖所示，力時刻達到最大功率，力~益內列車保持最大功率運行，假定運行過程中，列車受

到阻力的大小恒為重力的k倍，重力加速度大小為g,圖中斷、￡1、益均為已知量，則下列說法正確的是

（）

A.0?打內，列車的牽引力大小為77mo

B.列車的最大功率為￡（所陽+?720））4由

C.內，牽引力的平均功率之比為

12Tl

D.0?小￡I~￡2內，牽引力做功之比為、

2（—――）

13.（多選）某公交車從靜止開始以恒定加速度做直線運動,其速度與時間關系如圖所示，公交車的額定功率

為100kW,連車帶人總重1￡,重力加速度g取10m/s2,不計空氣阻力，下列說法正確的是（）

q..................

A.公交車所受阻力為5x104NB.所受阻力為公交車（包括人）重力的:倍

C.公交車的實際功率先增大后不變D.0?20s內，公交車所走的路程為565m

14.（多選）一輛新型鋰電池電動車在水平的直軌道上由靜止開始以1（）kW的恒定功率加速前進，電動車瞬

時速度的倒數和瞬時加速度Q的關系圖像如圖所示，已知電動車在直軌道上運動時受到的阻力大小不

變，電動車從起點到達到最大速度所用的時間為30s。下列說法正確的是（）

A.電動車的質量為10kg

B.電動車所受的阻力大小為500N

C.電動車的速度大小為5n】/s時的加速度大小為60m/s2

D.電動車從起點到達到最大速度時通過的距離為50m

15.2024年7月18日，隨著G4006次列車從蘭考南站駛出，標志著日蘭高鐵全線貫通運營。若發車前工作

人員將兩列車串聯，兩列車能以速度。向前方勻速運動，前方列車的輸出功率為R,后方列車輸出功率

為2,前方列車質量是后方列車質量的2倍,兩列車受到的阻力均為自身重力的k倍，則兩列車連接處牽

引裝置的作用力大小為（）

K+2

C.廳D.平

vv6v

16.（2025?重慶渝中模擬）汽車在平直公路上以速度為勻速行駛,發動機功率為時刻進入另一足夠長的

傾斜路面，如圖，若保持功率尸繼續行駛，到￡2時刻，汽車又恢復了勻速直線運動。假設汽車運動過程中

阻力（不包含重力沿斜面的分刀）大小保持不變，下列圖像中能正確表示該汽車運動過程速率。隨時間土

變化的是（）

17.（多選）（2025?遼寧期中）如圖，為某款新型配送機器人，該機器人可以自動規避道路障礙與往來車輛行

人，實現自動化安全配送的全場景適應。該機器人的額定功率為2.75kW,自身質量為350kg,最大承載

質量為200kg，行駛時該配送機器人受到的阻力為其總重力的0.1倍。重力加速度取g=10口而2,不計

其他摩擦，下列說法正確的是（）

A.該配送機器人空載行駛時,能達到的最大速度為9m/s

B.該配送機器人滿載行駛時,能達到的最大速度為2.5m/s

C.若該配送機器人以lm/s?的加速度勻加速滿載啟動，則做勻加速直線運動的時間為2.5s

D.若該配送機器人以額定功率滿載啟動，當速度為2ni/s時,其加速度為1.5m/s2

18.（2025?廣.東江門二模）一輛玩具賽車在水平直跑道上由靜止開始以800W的恒定功率加速前進，玩具賽

車瞬時速度的倒數上和瞬時加速度a的關系圖像如圖所示，已知玩具賽車在跑道上運動時受到的阻力

v

大小不變，玩具賽車從起點到終點所用的時間為40s,玩具賽車到達終點前已達到最大速度。下列說法

正確的是（）

A.玩具賽車的質量為20kg

B.玩具賽車所受的阻力大小為5。N

C.玩具賽車的速度大小為8m/s時的加速度大小為3m/s2

D.玩具賽車起點到終點的距離為700

19.（2022.浙江6月選考」3）小明代額定功率為1200W、最大拉力為300N的提升裝置，把靜置于地面的質

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，到達平臺速度剛好為零，。取lOm/sz,則提升重物的最短時間為（）

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

20.（10分）（2025年5月福建南平三模）機器狗具備多種運動能力和智能控制系統，可用于工業巡檢。某次

巡檢時質量m=50kg的機器狗先由靜止開始爆發加速，該階段牽引力功率E=1200W保持不變，速度

達到功=2m/s。接著調整牽引力功率為B=600W,機器狗最終以速度&2=5m/s做勻速直線運動。假

設運動過程中機器狗所受阻力不變，整個運動過程可視為水平面上的直線運動,求巡檢過程中

（1）機器狗受到阻力的大小了;

（2）爆發加速階段，速度達到幼=2m/s時牽引力的大小R及加速度的大小a.

...........?

21.(2024?浙江杭州市統考)某汽車發動機的額定功率為P,汽車質量m=2000kg,當汽車在路面上行駛時

受到的阻力為車對路面壓力的0.1倍。若汽車從靜止開始以Q為1in/s2的加速度在平直路面上勻加速

啟動，ti=20s時，達到額定功率。此后汽車以額定功率運動，12=1。0s時速度達到最大值,汽車的

t圖像如圖甲所示，g取1()in/s'2,求：

P'/kW

/7s

乙

(1)汽車勻加速階段的牽引力和汽車的額定功率Po

(2)汽車在九至t2期間的位移大小g。

(3)在圖乙中作出0-100s內牽引力的功率P隨時間［變化的圖像，并計算100s內牽引力所做的功(變

力做功可用面積求法)。

22.目前，某市有若干輛超級電容車試運行，運行中無需連接電纜，只需在乘客上車間隙充電30s?1min,就

能行駛3~5kni。假設有一輛超級電容車,質量館=2xHPkg,額定功率P=60krV,當超級電容車在

平直水平路面上行駛時，受到的阻力號是車重力的0.1,g取10m/s2。

⑴超級電容乍在此路面上行駛所能達到的最大速度是多少？

⑵若超級電容車從靜止開始，架持以0.5m/s2的加速度做勻加速直線運動，這一過程能維持多長時間？

(3)若超級電容車從靜止開始，保持額定功率做加速運動，50s后達到最大速度，求此過程中超級電容車

的位移大小。

............即

機用的啟劭命運行

1.（2026云南模擬）我國自主研制的超導電動懸浮列車（如圖）于2025年7月首次亮相，速度可達GOOkm/li

以上。某次測試過程中，列車在平直軌道上先以速率“勻速行駛,動力系統提供的驅動力大小為片;一段

時間后，列車關閉動力系統并啟動制動系統，做勻減速直線運動直到停止,制動系統提供的制動力方向

與運動方向相反、大小為￡（不包括軌道及空氣阻力）。已知列車的質量為館,行駛過程中受到的軌道及

空氣阻力恒定，下列說法正確的是（）

A.列車減速過程中的加速度大小。=空邑

m

B.列車減速過程中，制動力E做的功為一看館"

C.列車在減速過程中行駛的距離c=

D.列車勻速行駛時，動力系統的輸出功率為（片+

答案AC

【解析】根據題述，列車在平直軌道上先以速率）勻速行駛，動力系統提供的驅動力大小為E,可知列車

運行時受到的阻力/=后，列車臧速運動過程中，制動力和阻力方向相同，由牛頓第二定律可得/+￡=

ma,解得列車減速過程中的加速度大小?，力正確；列車減速過程中，由動能定理，WF：+用=

0--^-mv2

解得制動力E做的功為=—Wj--^-mv2,6錯誤；在列車減速過程中，由一屬r—fx=O—^-mv2,解

律減速過程中行駛的距離X=."㈤二,。正確；列車勻速行駛時，動力系統的榆出功率為。=加=

2（E+E）

錯誤。

2.（2026遼寧省名校聯盟考試）某動車組由8節車廂組成，其中第1、3、6、8節為動力機車，其它4節為拖

車，4節動力機車輸出功率始終相同，一輛動力機車輸出功率隨時間變化的關系圖像如圖甲所示,動車組

速率隨時間變化的關系圖像如圖乙所示。每節車廂在運動過程中所受阻力均為號、質量均為小，則

（）

A.動車組能達到的最大速率為條

4號

B.0時間內，動車組運動的路程為嗎誓工

C.。時亥人第4節車廂對第5節車廂的拉力為口

2g

D.力,「3時間內，動車組的平均速率為（小+￡）出?272+2小2

4項力3T2）

【答案】。

4Pp

【解析】4.結合功率知識可知，動車組的最大速率為4=篝=0

8“2"

5項錯誤；

產一￡圖線與坐標軸圍成的面積表示牽引力做的功，0~0時間內，4節動力機車向外做的總功為期=4

x-P\t\—2jRti

OF時間內由動能定理有用-8%=8x^rmv\

可得0T1時間內，動車組運動的路程為為=@二等i

46

。項錯誤；

。時刻，動力機車榆出的總功率為4R,總牽引力F=—

幼

F-8FP,-2FVi

則動力機車的加速度大小Qi=-------f=--------f--

8m2mv\

設第4節車癡對第5節車廂I的拉力為呂，對5、6、7、8節分析，由牛頓第二定律有6+2?—46=4小〃

可得用=0

（或,前后兩部分整體分析，動力和阻力相同，4和5之間無拉力），。項錯誤；

12T3時間內,4輛動力機車向外做的總功為

度=4X/（E+2）（t3T2）=2（R+2）（益一益）：

NI

由動能定理有W2—SFfx2=8x（春?72說-

.............3

可得動車組運動的路程g=一+⑸曲

動車組的平均速率,=（R+為出一幻—2，斕+27哂

4-（0）

。項正確。

3.（2025年5月廣西桂林市高三二模）若火箭豎直向上發射的初級階段做如下假設:重力加速度g不變，空

氣阻力忽略不計，火箭的質量想保持不變，加速度Q與速度倒數’的關系圖像如圖所示。已知圖像的

v

橫軸截距為仇斜率為限下列說法正確的是（）

A.火箭的加速度恒定B.火箭的最大速度為4

0

C.火箭以恒定的功率m/c啟動D.圖像的縱軸截距為一2g

【答案】BC

【解析】.由圖像看出火箭的加速度隨速度而變化，則不是以恒定的加速度啟動，4錯誤;

加速度為0時，速度的倒數為最小值，速度達到最大值，

由圖像看出—=b

%

則％=4■,B正確;

b

假設火箭以恒定的功率尸啟動，由牛頓第二定律和功率的公式綜合可得上-7磁=小。

V

變形可得。=上xL-g

mv

^]a~—關系圖像是一條傾斜的直線，假設成立，即火箭是以恒定的功率啟動，

v

圖像的斜率為"二'，解得P=

m

圖像的縱截為一g,。正確，。錯誤。

4.（河西區2024-2025學年度第二學期高三年級總復習質量調查（二））/車在平直公路上以恒定加速度

啟動，力車啟動的同時6車從其旁邊沿相同的運動方向勻速駛過。力車追上6車時恰好結束勻加速直

線運動，如圖所示為兩車的。-土圖像。已知力車的額定功筮為尸，且4車在運動過程中所受阻力恒定,

則下列說法正確的是（）

A.A車追上B車時，A車的速度大小為2%B.0-力時間內，A車所受合力小于B車所受合力

C.0qi時間內，A車所受牽引力的大小為fD.0~與時間內，A車所受牽引力做的功為。他一幻

【答案】4。

【解析】.A車追上Z?車時恰好結束勻加速直線運動，設此時4車的速度為%勻加速時間為人由于兩車

住移相等，則±=0貳

可得&=2曾B，故4正確；

0~。時間內，力車做勻加速直線運動，其合力提供加速度，A車的速度為⑦=2小時，剛好達到額定功率

。則另加速運動的牽引力尸=2=￡

v2VD

設阻力恒為/，當當車達到最大速度心時，牽引力尸=。

則阻力/=互

可知4車所受合力為七=廠一/=(-一/

E車做勻速直線運動，合外力為0,故力車所受合力大于B車所受合力，故BC錯誤；

由困像可知，4年句加速運動的加速度。=等

勻加速運動的時間￡="=%■=2￡1

aa

則0T.2時間內，在0~±i時間內4車做勻加速直線運動，在心》2時間內做恒功率運動，故4車所受牽引力

2

做的功為W=Fx^-at+F(t>-t)=P(t2-f1)

故。正確。

5.列車行駛時受到的總阻力包括摩擦阻力和空氣阻力，某列車以上=180km/h的速度在平直軌道上勻速

行駛，此時空氣阻力與摩擦阻力大小之比為2：3,牽引力的功率約為2000kWo假設摩擦阻力恒定，空

氣阻力與列車行駛速度的平方成正比，則該列車以。2=360km/h的速度在平直軌道上勻速行駛時牽引

力的功率約為()

A.4400kWB.8000kWC.8800kWD.16000kW

答案C

解析當列車以功=180km/h的速度在平直軌道上勻速行駛時，R=，該列車以g=360km/li

的速度在平直就道上勻速行駛對，8=償心優+k動力2,聯立解得2=8800kW,故選Cc

6.（2025?山東卷?5）一輛電動小車上的光伏電池，將太陽能轉換成的電能全部給電動機供電,剛好維持小車

以速度。勻速運動，此時電動機的效率為50%。已知小車的質量為〃匕,運動過程中受到的阻力/=機優

為常量），該光伏電池的光電轉換效率為〃，則光伏電池單位時間內獲得的太陽能為（）

A2加2B-C-t>2+77w2D2fc+

V2^^2〃

答案A

解析根據題意小車勻速運動，則有R=/=H,小車的機械功率馬^二網=配2,由于電動機的效率為

5D%,則有/=2=答=2就？，光伏電池的光電轉換效率為〃可知獲得太陽能的功率尸太汨

〃電U.5Ut,陽

="=應，光伏電池單位時間內獲得的太陽能為"，故選人

7]7]7]

7.（2025?廣東佛山模擬）國際聯運列車從開通至今已經完成2萬多次運輸。列車采用內燃加鋰電池的混合

動力電傳動方式進行驅動，整車最大功率為750k\V,行駛過程中受到的阻力恒定，速度最高為108

km/h,已知列車的總質量為5X10」kg,列車以最大功率啟動，下列說法正確的是（）

A.行駛過程中列車受到的阻力為2.5x1（PN

B.以最大速度行駛時，列車1小時內通過的位移一定是108km

C.列車以15ni/s的速度行駛時加速度是1ni/s2

D.列車加速過程中的平均速率是15m/s

答案A

解析當列車勻速行駛時，所受的牽引力等于阻力，即。="九吆,解得行駛過程中列車受到的阻力為/=

P=75（2^101N=2.5X1O』N,故4正確；以最大速度行駛時，列車1小時內通過的路程是108km,

,^niaxDU

但位移不一定是108kin，故B錯誤；當列車以幼=15ni/s行駛時，對列車由牛頓第二定律有E—/=rria,

其中P=EQ,聯立解得a=0.5ni/s2,故C錯誤;作出列車運動的o—t圖像如圖所示，列車加速過程中的

平均速率萬＞弋e=15m/s,故D錯誤。

8.（2025?湖南長沙模擬）一輛質量為m的小汽車在水平地面上由靜止開始運動，其功率隨速度的變化關系

如圖所示，其中AB段平行于。軸，汽車勻速運動階段的速度為。8。根據圖像，下列說法正確的是

（）

A.速度增大到犯的過程中，汽車的加速度逐漸減小，當。=力時，a=0

B.汽車與地面間的摩擦力大小為丹=旦

C.在O■段汽車的位移為回=

2以。L。）

D.若段汽車的位移為c,則43段汽車運動的時間t=.噫吟+紅

2兄vB

答案C

解析P-o圖像斜率表示牽引力，速度增大到力的過程也，汽車的牽引力不變，加速度不變，故4錯

誤；汽車勻速運動階段的速度為此時牽引力等于摩擦力，汽車與地面間的摩擦力大小為號=9,故

月錯誤;在O月段汽車為勻加速啟動，在力點功率為額定功率，牽引力為勻加速運動的牽引力，故句加速

階段的牽引力為刊二且，a=生曳,v\=2aM聯立得電=吵即、,故。正確；根據動能定理有

心巾2H?打一孫）

Rt—FfX=[mv4—必，得￡=,故D錯誤。

22ZroVn

9.（2024?遼寧遼陽一模）一電動玩具汽車啟動時，以額定功率沿直線加速并達到最大速度，其加速度a與速：

度倒數T■的關系圖像如圖所示。已知電動玩具汽車受到的阻力大小恒為100N,重力加速度大小9=：

lOm/s?。則電動玩具汽車的額定功率和最大速度分別為（）：

..........方

八

I

2

2

m

/s

4m

00W

D.2

/s

2m

0（）W

C.1

/s

4m

00W

B.1

/s

2m

0W

A.20

A

答案

又P

—

得R

律可

二定

頓第

據牛

人根

小為