(通用版)2020版高考物理一輪復習 第五章 第27課時 功和功率(雙基落實課)講義(含解析).doc
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考 綱 要 求考 情 分 析功和功率1.命題規(guī)律近幾年高考對該部分內(nèi)容既有單獨考查,也有與牛頓運動定律、曲線運動、電磁學等內(nèi)容相結(jié)合的綜合考查,對該部分內(nèi)容單獨考查的題目多為選擇題。2.考查熱點將該部分內(nèi)容與其他知識綜合,與實際生產(chǎn)、生活和現(xiàn)代科技相結(jié)合進行命題的趨勢較強,在復習中應側(cè)重對基礎知識的理解和應用。動能和動能定理重力做功與重力勢能功能關(guān)系、機械能守恒定律及其應用實驗五:探究動能定理實驗六:驗證機械能守恒定律第27課時功和功率(雙基落實課)點點通(一)功的理解和正負判斷1做功兩因素:力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。2公式:WFlcos 。(1)是力與位移方向之間的夾角,l是物體對地的位移。(2)該公式只適用于恒力做功。3功的正負的判斷方法恒力的功依據(jù)力與位移方向的夾角來判斷曲線運動中的功依據(jù)力與速度方向的夾角來判斷,當090時,力對物體做正功;當90gtan 時,摩擦力沿斜面向下,摩擦力與位移夾角小于90,則做正功;當aB解析:選DA、B落地時的速度大小相同,方向不同,選項A錯誤;因B落地時豎直速度較大,由Pmgv豎可知,PBPA,選項B錯誤;重力做功取決于豎直方向上的高度差,故重力對A、B做的功均為mgh,選項C錯誤;因B從被拋出到落地所用時間較長,故AB,選項D正確。2.如圖所示,一長為L的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上,另一端固定一質(zhì)量為m的小球。一水平向右的拉力F作用于桿的中點,使桿以角速度勻速轉(zhuǎn)動,當桿與水平方向成60角時,拉力的功率為()AmgL B.mgLC.mgL D.mgL解析:選C由能量的轉(zhuǎn)化與守恒可知:拉力的功率等于小球克服重力做功的功率,即PFPGmgvymgvcos 60mgL,故C正確。3.(多選)(2019南昌模擬)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上,從t0時刻開始受到水平力的作用。水平力的大小F與時間t的關(guān)系如圖所示,水平力的方向保持不變,下列說法正確的是()A3t0時刻水平力的瞬時功率為B3t0時刻水平力的瞬時功率為C在03t0時間內(nèi),水平力的平均功率為D在03t0時間內(nèi),水平力的平均功率為解析:選BD根據(jù)題圖可知,在02t0時間內(nèi)的加速度a1,2t0時刻的速度v2a12t0t0,02t0時間內(nèi)位移x12t0t02,故02t0時間內(nèi)水平力做的功W1F0x1t02;在2t03t0時間內(nèi)的加速度a2,3t0時刻的速度v3v2a2t0t0,故3t0時刻水平力的瞬時功率P33F0v3,在2t03t0時間內(nèi)位移x2t0,故2t03t0時間內(nèi)水平力做的功W23F0x2,因此在03t0時間內(nèi)水平力的平均功率P,故B、D正確。 融會貫通求解功率時應注意的問題(1)首先要明確所求功率是平均功率還是瞬時功率。(2)平均功率與一段時間(或過程)相對應,計算時應明確是哪個力在哪段時間(或過程)內(nèi)做功的平均功率。(3)瞬時功率計算時應明確是哪個力在哪個時刻(或狀態(tài))的功率。點點通(四)機車啟動問題1以恒定功率啟動的運動過程分析2以恒定加速度啟動的運動過程分析3兩類啟動的圖像比較小題練通1質(zhì)量為m的汽車,啟動后沿平直路面行駛,如果發(fā)動機的功率恒為P,且行駛過程中受到的摩擦阻力大小一定,汽車速度能夠達到的最大值為v,那么當汽車的速度為時,汽車的瞬時加速度的大小為()A. B.C. D.解析:選C當汽車牽引力等于阻力時,速度最大,則阻力Ff,當速度為時,牽引力F,由牛頓第二定律得FFfma,解得a,選項C正確。2.(2019廣西檢測)一輛汽車在平直的公路上以某一初速度運動,運動過程中保持恒定的牽引功率,其加速度a和速度的倒數(shù)圖像如圖所示。若已知汽車的質(zhì)量,則根據(jù)圖像所給的信息,不能求出的物理量是()A汽車的功率B汽車行駛的最大速度C汽車所受到的阻力D汽車運動到最大速度所需的時間解析:選D由牛頓第二定律得FFfma,PFv可得:a,對應題圖圖線可知,|k|40 m2s3,已知汽車的質(zhì)量,故可求出汽車的功率P,由a0時0.05 m1s,可得汽車行駛的最大速度為vm20 m/s,再由vm,可求出汽車受到的阻力Ff,但無法求出汽車運動到最大速度的時間。故D不能求出。3在港珠澳大橋6.7千米海底隧道的兩端各建有一個人工島,兩人工島及隧道路面可簡化成如圖所示,各部分的長度已在圖中標出,其中傾斜路面與水平路面之間有一小段圓弧連接,重力加速度為g。(1)假設汽車在傾斜路面上運動所受阻力和在水平路面上運動所受阻力相等。若汽車關(guān)閉發(fā)動機后剛好能夠從左側(cè)傾斜路面向下勻速運動,求汽車關(guān)閉發(fā)動機以速度v0從左側(cè)傾斜路面的最高點向下運動后,能夠在水平路面上運動的距離s(sL2);(2)已知質(zhì)量為m、額定功率為P的汽車在水平路面上行駛的最大速度為vm1,若汽車在水平路面上以加速度a勻加速啟動,求汽車做勻加速運動的時間;(3)已知質(zhì)量為m、額定功率為P的汽車在圖中右側(cè)傾斜路面上向上行駛的最大速度為vm2,求汽車以額定功率在右側(cè)傾斜路面上向上行駛速度為v1(v1vm2)時的加速度大小。解析:(1)設左側(cè)傾斜路面與水平路面的夾角為,由共點力的平衡條件可得汽車在左側(cè)傾斜路面上運動所受的阻力大小f1mgsin ,sin 汽車運動到水平路面時速度為v0,由動能定理得f1s0mv02,聯(lián)立解得s。(2)汽車啟動過程中達到最大速度vm1時,牽引力等于阻力,則Pf2vm1,解得阻力f2;設在勻加速啟動過程中,汽車做勻加速運動的牽引力為F、達到額定功率時的速度為v、時間為t,則PFv,vat,F(xiàn)f2ma聯(lián)立解得t。(3)由PF阻vm2(F阻包含重力沿斜面向下的分力)解得阻力F阻當汽車速度為v1時牽引力F1由牛頓第二定律有F1F阻ma1聯(lián)立解得a1。答案:(1)(2)(3)融會貫通(1)無論哪種啟動過程,汽車的最大速度都等于其勻速運動時的速度,即vm(式中Fmin為最小牽引力,其值等于阻力F阻)。(2)汽車以恒定加速度啟動的運動過程中,勻加速過程結(jié)束時,功率最大,但速度不是最大,vvm。(3)汽車啟動問題常用動能定理解決,PtF阻xEk,只有以恒定加速度啟動剛開始的一段時間可以利用勻變速直線運動公式。1力對物體是否做功,關(guān)鍵看力與物體的位移方向間的夾角,只要夾角不等于90 就做功。2斜面對物體的支持力垂直于斜面,但不一定垂直于物體的位移,故斜面對物體的支持力可能做功。3作用力與反作用力等大反向,而作用力與反作用力做的功并不一定一正一負、大小相等,實際上二者沒有必然聯(lián)系。4瞬時功率PFvcos ,而發(fā)動機牽引力的功率PFv,因為汽車的牽引力方向與汽車運動方向相同,cos 1。5汽車勻加速啟動過程的末速度一定小于汽車所能達到的最大速度。 課堂綜合訓練1.(2019白銀模擬)如圖所示,小物塊甲從豎直固定的光滑圓弧軌道頂端由靜止滑下,軌道半徑為R,圓弧底端切線水平。小物塊乙從高為R的光滑斜面頂端由靜止滑下。下列判斷正確的是()A兩物塊到達底端時速度相同B兩物塊運動到底端的過程中重力做功相同C兩物塊到達底端時動能相同D兩物塊到達底端時,重力對乙做功的瞬時功率大于重力對甲做功的瞬時功率解析:選D兩物塊下落的高度相同,根據(jù)動能定理,有mgRmv2,解得v,可知兩物塊到達底端時的速度大小相等,但方向不同,A錯誤;兩物塊的質(zhì)量大小關(guān)系不確定,故無法判斷兩物塊運動到底端時重力做的功及動能是否相同,B、C錯誤;在底端時,重力對甲做功的瞬時功率為零,重力對乙做功的瞬時功率大于零,D正確。2.某物體在變力F作用下沿水平方向做直線運動,物體的質(zhì)量m10 kg,F(xiàn)隨物體的坐標x的變化情況如圖所示。若物體從坐標原點由靜止出發(fā),不計一切摩擦。借鑒教科書中學習直線運動時,由v t圖像求位移的方法,結(jié)合其他所學知識,根據(jù)如圖所示的Fx圖像,可求出物體運動到x16 m時的速度大小為()A3 m/s B4 m/sC2 m/s D. m/s解析:選C力F在運動過程中所做的總功WF(48)10 J10(1612)J40 J,由動能定理得WFmv20,解得物體運動到x16 m 處的速度大小為v2 m/s,C正確。3.用水平力F拉著一物體在水平面上做勻速直線運動,某時刻將力F隨時間均勻減小,物體所受的摩擦力隨時間的變化如圖中實線所示,下列說法中正確的是()AF做功的功率是從t1時刻開始減小的,t2時刻F做功的功率剛好變?yōu)榱鉈F做功的功率是從t1時刻開始減小的,t3時刻F做功的功率剛好變?yōu)榱鉉F做功的功率是從t2時刻開始減小的,并且在t2時刻直接變?yōu)榱鉊F做功的功率是從t2時刻開始減小的,t3時刻F做功的功率剛好變?yōu)榱憬馕觯哼xA 由題圖可知,在t2時刻,物體所受摩擦力發(fā)生突變,顯然是由原先的滑動摩擦力突變?yōu)殪o摩擦力,因此,從t2時刻起,物體開始處于靜止狀態(tài),由功率PFv可知,t2時刻F做功的功率剛好變?yōu)榱?,故選項B、D錯誤;由題圖可知,物體受到的滑動摩擦力為f,開始時物體做勻速直線運動,可知此時Ff,即F的最大值為f,t2t3時間內(nèi),物體處于靜止狀態(tài),可知FFf,因為F均勻減小,結(jié)合題圖可知F在t1時刻開始減?。患碏做功的功率從t1時刻開始減小,故選項A正確,C錯誤。4一起重機的鋼繩由靜止開始勻加速提起質(zhì)量為m的重物,當重物的速度為v1時,起重機的功率達到最大值P,以后起重機保持該功率不變,繼續(xù)提升重物,直到以最大速度v2勻速上升,重物上升的高度為h。則整個過程中,下列說法正確的是()A鋼繩的最大拉力為B鋼繩的最大拉力為mgC重物做勻加速運動的末速度為D重物做勻加速運動的加速度為g解析:選D重物向上加速過程處于超重狀態(tài),鋼繩拉力大于mg,勻速運動階段鋼繩的拉力為mg,故A、B錯誤;重物勻加速運動的末速度不是運動的最大速度,此時鋼繩對重物的拉力大于mg,故其速度小于,故C錯誤;重物勻加速運動的末速度為v1,此時的拉力為F,由牛頓第二定律得:ag,故D正確。5汽車質(zhì)量為m, 輸出功率恒為P, 沿平直公路前進距離x的過程中, 其速度由v1增至最大速度v2,假設汽車在運動過程中所受阻力恒定, 則汽車通過距離x所用的時間為多少?解析:牽引力做功W等于汽車增加的動能Ek與克服摩擦力所做的功Wf之和即WEkWf其中Ekmv22mv12速度達到最大值v2時,牽引力等于摩擦力Ff由PFv2Ffv2得:Ff克服摩擦力所做的功: WfFfxWmv22mv12由于汽車以恒定功率P行駛,WPt所以經(jīng)歷的時間t。答案:- 配套講稿:
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