《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機械能及其守恒定律 第1講 功和功率學(xué)案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機械能及其守恒定律 第1講 功和功率學(xué)案（17頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。
1、1第第 1 1 講講功和功率功和功率【基礎(chǔ)梳理】一、功1做功的兩個必要條件：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移2公式：WFlcos_適用于恒力做功其中為F、l方向間夾角，l為物體對地的位移3功的正、負(fù)的判斷(1)90，力對物體做負(fù)功，或說物體克服該力做功(3)90，力對物體不做功功是標(biāo)量，比較做功多少要看功的絕對值二、功率1定義：功與完成這些功所用時間的比值2物理意義：描述力對物體做功的快慢3公式(1)定義式：PWt，P為時間t內(nèi)的平均功率(2)推論式：PFvcos_(為F與v的夾角)【自我診斷】判一判(1)只要物體受力的同時又發(fā)生了位移，則一定有力對物體做功()(2)一個力對物體做了負(fù)功，則說明
2、這個力一定阻礙物體的運動()(3)作用力做負(fù)功時，反作用力一定做正功()(4)靜摩擦力一定對物體不做功()(5)由PFv可知，發(fā)動機功率一定時，機車的牽引力與運行速度的大小成反比()提示：(1)(2)(3)(4)(5)做一做(2018福建閩粵聯(lián)合體聯(lián)考)如圖所示，質(zhì)量相同的兩物體從同一高度由靜止開始運動，A沿著固定在地面上的光滑斜面下滑，B做自由落體運動兩物體分別到達(dá)地面時，下列說法正確的是()A重力的平均功率PAPBB重力的平均功率PAPBC重力的瞬時功率PAPBD重力的瞬時功率PAPB2提示： 選 D.B做自由落體運動， 運動時間tB2hg.A做勻加速直線運動，agsin， 根據(jù)hsin1
3、2gsint2A得，tA2hgsin2，可知tAtB.重力做功相等，根據(jù)PWGt知，PAPB，A、B 錯誤根據(jù)動能定理，mgh12mv2得，兩物體到達(dá)地面時的速度大小均為v 2gh.A物體重力的瞬時功率PAmgvsin，B物體重力的瞬時功率PBmgv.則PAPB.C 錯誤，D 正確想一想汽車以不同方式啟動，一次以恒定功率啟動，一次以恒定加速度啟動(1)用公式PFv研究汽車啟動問題時，力F是什么力？(2)以恒定功率啟動時，汽車的加速度變化嗎？做什么運動？(3)汽車上坡的時候，司機師傅必須換擋，其目的是什么？提示：(1)牽引力(2)加速度變化做加速度減小的加速直線運動(3)換擋的目的是減小速度，得
4、到較大的牽引力對功的正負(fù)判斷和大小計算學(xué)生用書 P82【知識提煉】1功的正、負(fù)的判斷方法(1)恒力做功的判斷：依據(jù)力與位移的夾角來判斷(2)曲線運動中做功的判斷：依據(jù)F與v的方向夾角來判斷，090，力對物體做正功；90F，所以人對車做的總功為負(fù)功，故 B 正確，D 錯誤；同理可以證明當(dāng)車減速前進(jìn)時，人對車做的總功為正功，故 C 錯誤遷移 2恒力做功的求解2(高考全國卷)一物體靜止在粗糙水平地面上現(xiàn)用一大小為F1的水平拉力拉動物體，經(jīng)過一段時間后其速度變?yōu)関.若將水平拉力的大小改為F2， 物體從靜止開始經(jīng)過同樣的時間后速度變?yōu)?2v.對于上述兩個過程，用WF1、WF2分別表示拉力F1、F2所做的
5、功，Wf1、Wf2分別表示前后兩次克服摩擦力所做的功，則()AWF24WF1，Wf22Wf1BWF24WF1，Wf22Wf1CWF24WF1，Wf22Wf1DWF24WF1，Wf22Wf1解析：選 C.物體兩次的加速度之比a2a12vtvt21，位移之比l2l12v2tv2t21，摩擦力之比f2f111， 由牛頓第二定律得Ffma， 則拉力之比F2F1(ma2f)(ma1f)2， 做功之比WF2WF1(F2l2)(F1l1)4，Wf2Wf1(f2l2)(f1l1)21，故 C 正確遷移 3變力做功的求解3(多選)(2018寧波模擬)如圖所示，擺球質(zhì)量為m，懸線長為L，把懸線拉到水平位置后放手設(shè)
6、在擺球運動過程中空氣阻力F阻的大小不變，則下列說法正確的是()A重力做功為mgL5B懸線的拉力做功為 0C空氣阻力F阻做功為mgLD空氣阻力F阻做功為12F阻L解析：選 ABD.由重力做功特點得重力做功為：WGmgL，A 正確；懸線的拉力始終與v垂直，不做功，B正確；由微元法可求得空氣阻力做功為：WF阻12F阻L，D 正確功率的理解和計算學(xué)生用書 P83【知識提煉】1平均功率的計算(1)利用PWt.(2)利用PFvcos，其中v為物體運動的平均速度，F(xiàn)為恒力2瞬時功率的計算(1)利用公式PFvcos，其中v為t時刻的瞬時速度(2)PFvF，其中vF為物體的速度v在力F方向上的分速度(3)PFv
7、v，其中Fv為物體受的外力F在速度v方向上的分力對于變化的不能用公式PFvcos計算平均功率【跟進(jìn)題組】1 (多選)(2018?？谀M)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 力的大小F與時間t的關(guān)系如圖所示，力的方向保持不變，則()A3t0時刻的瞬時功率為5F20t0mB3t0時刻的瞬時功率為15F20t0mC在t0 到 3t0這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為23F20t04mD在t0 到 3t0這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為25F20t06m解析：選 BD.2t0時刻速度大小v2a12t02F0mt0，3t0時刻的速度大小為v3v2a2t0F0m2t03F0mt
8、05F0t0m，3t0時刻力F3F0，所以瞬時功率P3F0v315F20t0m，A 錯、B 對；03t0時間段，水平力對物體做功6WF0 x13F0 x2F012F0m(2t0)23F0v2v32t025F20t202m，平均功率PWt25F20t06m，C 錯、D 對2一臺起重機從靜止開始勻加速地將一質(zhì)量m1.0103kg 的貨物豎直吊起，在 2 s 末貨物的速度v4m/s.起重機在這 2 s 內(nèi)的平均輸出功率及 2 s 末的瞬時功率分別為(g取 10 m/s2)()A2.4104W2.4104WB2.4104W4.8104WC4.8104W2.4104WD4.8104W4.8104W解析：
9、選 B.貨物運動的加速度avt42m/s22 m/s2設(shè)起重機吊繩的拉力為F，根據(jù)牛頓第二定律，有Fmgma，所以Fm(ga)1.0103(102) N1.2104N貨物上升的位移l12at24 m則拉力做的功WFl1.21044 J4.8104J故 2 s 內(nèi)的平均功率PWt2.4104W2 s 末的瞬時功率PFv1.21044 W4.8104W.計算功率的基本思路(1)首先要明確所求功率是平均功率還是瞬時功率，然后明確所用公式(2)判斷變力的瞬時功率的變化情況時，若F大小不變，根據(jù)F與v的夾角的變化，由PFvcos判斷，若F的大小和F、v夾角均變化時，可先把F做功轉(zhuǎn)換成其他恒力做功，然后再
10、判斷機車啟動問題學(xué)生用書 P84【知識提煉】1兩種啟動方式的比較兩種方式以恒定功率啟動以恒定加速度啟動Pt圖和vt圖OA段過程分析vFP（不變）vaFF阻maFF阻m不變F不變，vPFv直到P額Fv1運動性質(zhì)加速度減小的加速直線運動勻加速直線運動，維持時間t0v1a7AB段過程分析FF阻a0F阻PvmvFP額vaFF阻m運動性質(zhì)以vm做勻速直線運動加速度減小的加速運動BC段無FF阻a0以vmP額F阻勻速運動2.四個常用規(guī)律(1)PFv.(2)FFfma.(3)vat(a恒定)(4)PtFfxEk(P恒定)3三個重要結(jié)論(1)無論哪種啟動過程，機車的最大速度都等于其勻速運動時的速度，即vmPFm
11、inPF阻(式中Fmin為最小牽引力，其值等于阻力F阻)(2)機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， 速度不是最大， 即vPF，設(shè)整個13測試過程中牽引力F做的功和克服摩擦力f做的功分別為W1、W2，0t1時間內(nèi)F做功的平均功率和全過程克服摩擦力f做功的平均功率分別為P1、P2，則下列判斷正確的是()AW1W2，F(xiàn)2fBW1W2，F(xiàn)2fCP12fDP1P2，F(xiàn)2f解析：選 B.機車整個運動過程中，根據(jù)動能定理有W1W20，所以W1W2，又P1W1t1，P2W2t2，因t2t1，所以P1P2；根據(jù)牛頓第二定律，機車的牽引力為F時的加速度大小a1Ffm，關(guān)閉發(fā)動機后機車
12、加速度大小a2fm，根據(jù)vt圖象斜率的意義可知a1a2，即Fff，所以有F2f，綜上分析可知，B 正確6(2018貴州遵義高三模擬)提高物體(例如汽車)運動速率的有效途徑是增大發(fā)動機的功率和減小阻力因數(shù)(設(shè)阻力與物體運動速率的平方成正比，即Ffkv2，k是阻力因數(shù))當(dāng)發(fā)動機的額定功率為P0時，物體運動的最大速率為vm，如果要使物體運動的速率增大到 2vm，則下列辦法可行的是()A阻力因數(shù)不變，使發(fā)動機額定功率增大到 2P0B發(fā)動機額定功率不變，使阻力因數(shù)減小到k4C阻力因數(shù)不變，使發(fā)動機額定功率增大到 8P0D發(fā)動機額定功率不變，使阻力因數(shù)減小到k16解析：選 C.物體勻速運動時，牽引力與阻力
13、相等，由PFvmFfvmkv3m，要使物體運動的速率增大到 2vm，阻力因數(shù)不變時，需使發(fā)動機額定功率增大到 8P0，故 A 錯誤，C 正確；發(fā)動機額定功率不變時，需使阻力因數(shù)減小到k8，故 B、D 錯誤二、多項選擇題7 (2015高考浙江卷)我國科學(xué)家正在研制航母艦載機使用的電磁彈射器 艦載機總質(zhì)量為 3.0104kg，設(shè)起飛過程中發(fā)動機的推力恒為 1.0105N；彈射器有效作用長度為 100 m，推力恒定要求艦載機在水平彈射結(jié)束時速度大小達(dá)到 80 m/s.彈射過程中艦載機所受總推力為彈射器和發(fā)動機推力之和，假設(shè)所受阻力為總推力的 20%，則()A彈射器的推力大小為 1.1106NB彈射器
14、對艦載機所做的功為 1.1108JC彈射器對艦載機做功的平均功率為 8.8107WD艦載機在彈射過程中的加速度大小為 32 m/s2解析：選 ABD.對艦載機應(yīng)用運動學(xué)公式v2022ax，即 8022a100，得加速度a32 m/s2，選項 D正確；設(shè)總推力為F，對艦載機應(yīng)用牛頓第二定律可知：F20%Fma，得F1.2106N，而發(fā)動機的推力為1.0105N，則彈射器的推力為F推(1.21061.0105)N1.1106N，選項 A 正確；彈射器對艦載機所做的功為WF推l1.1108J，選項 B 正確；彈射過程所用的時間為tva8032s2.5 s，平均功率PWt141.11082.5W4.4
15、107W，選項 C 錯誤8.如圖所示，細(xì)繩的一端繞過定滑輪與木箱相連，現(xiàn)以大小恒定的拉力F拉動細(xì)繩，將靜置于A點的木箱經(jīng)B點移到C點(ABBC)，地面平直且與木箱的動摩擦因數(shù)處處相等設(shè)從A到B和從B到C的過程中，F(xiàn)做功分別為W1、W2，克服摩擦力做功分別為Q1、Q2，木箱經(jīng)過B、C時的動能和F的功率分別為EkB、EkC和PB、PC，則下列關(guān)系一定成立的有()AW1W2BQ1Q2CEkBEkCDPBPC解析：選 AB.F做功WFlcos(為繩與水平方向的夾角)，AB段和BC段相比較，F(xiàn)大小相同，l相同，而逐漸增大，故W1W2，A 正確；木箱運動過程中，支持力逐漸減小，摩擦力逐漸減小，故Q1Q2，
16、B 正確；因為Fcos與摩擦力的大小關(guān)系無法確定，木箱運動情況不能確定，故動能關(guān)系、功率關(guān)系無法確定，C、D錯誤9(2016高考天津卷)我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平和諧號動車組是由動車和拖車編組而成的，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車假設(shè)動車組各車廂質(zhì)量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比某列動車組由 8 節(jié)車廂組成，其中第 1、5 節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組()A啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反B做勻加速運動時，第 5、6 節(jié)與第 6、7 節(jié)車廂間的作用力之比為 32C進(jìn)站時從關(guān)閉發(fā)動機到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動
17、機時的速度成正比D與改為 4 節(jié)動車帶 4 節(jié)拖車的動車組最大速度之比為 12解析：選 BD.啟動時，動車組做加速運動，加速度方向向前，乘客受到豎直向下的重力和車廂對乘客的作用力， 由牛頓第二定律可知， 這兩個力的合力方向向前， 所以啟動時乘客受到車廂作用力的方向一定傾斜向前，選項 A 錯誤設(shè)每節(jié)車廂質(zhì)量為m，動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比，則有每節(jié)車廂所受阻力fkmg.設(shè)動車組勻加速直線運行的加速度為a，每節(jié)動車的牽引力為F，對 8 節(jié)車廂組成的動車組整體，由牛頓第二定律，2F8f8ma；設(shè)第 5 節(jié)車廂對第 6 節(jié)車廂的拉車為F5，隔離第 6、7、8 節(jié)車廂，把第 6、7、
18、8 節(jié)車廂作為整體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得，F(xiàn)53f3ma，解得F53F4；設(shè)第 6 節(jié)車廂對第 7 節(jié)車廂的拉力為F6，隔離第 7、8 節(jié)車廂，把第 7、8 節(jié)車廂作為整體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得，F(xiàn)62f2ma，解得F6F2；第 5、6 節(jié)車廂與第 6、7 節(jié)車廂間的作用力之比為F5F63F4F232，選項 B 正確關(guān)閉發(fā)動15機后，動車組在阻力作用下滑行，由勻變速直線運動規(guī)律，滑行距離xv22a，與關(guān)閉發(fā)動機時速度的二次方成正比，選項 C 錯誤設(shè)每節(jié)動車的額定功率為P，當(dāng)有 2 節(jié)動車帶 6 節(jié)拖車時，2P8fv1m；當(dāng)改為 4 節(jié)動車帶 4 節(jié)拖車時，4P8fv2m，聯(lián)立解
19、得v1mv2m12，選項 D 正確10(2018云南臨滄第一中學(xué)高三模擬)質(zhì)量為m的物體靜止在粗糙的水平地面上，從t0 時刻開始受到方向恒定的水平拉力F作用，F(xiàn)與時間t的關(guān)系如圖甲所示物體在12t0時刻開始運動，其vt圖象如圖乙所示，若可認(rèn)為滑動摩擦力等于最大靜摩擦力，則()A物體與地面間的動摩擦因數(shù)為F0mgB物體在t0時刻的加速度大小為2v0t0C物體所受合外力在t0時刻的功率為 2F0v0D水平力F在t0到 2t0這段時間內(nèi)的平均功率為F02v0F0t0m解析：選 AD.物體在t02時刻開始運動，說明此時阻力等于水平拉力，即fF0，動摩擦因數(shù)F0mg，故 A正確；在t0時刻由牛頓第二定律
20、可知，2F0fma，a2F0fm，故 B 錯誤；物體在t0時刻受到的合外力為F2F0fF0， 功率為PF0v0， 故 C 錯誤； 2t0時刻速度為vv0F0mt0， 在t02t0時間內(nèi)的平均速度為vvv022v0F0mt02，故平均功率為P2F0vF0(2v0F0t0m)，故 D 正確三、非選擇題11.(2015高考四川卷)嚴(yán)重的霧霾天氣， 對國計民生已造成了嚴(yán)重的影響 汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源， “鐵腕治污”已成為國家的工作重點地鐵列車可實現(xiàn)零排放，大力發(fā)展地鐵，可以大大減少燃油公交車的使用，減少汽車尾氣排放若一地鐵列車從甲站由靜止啟動后做直線運動，先勻加速運動 20 s 達(dá)最高速度7
21、2 km/h，再勻速運動 80 s，接著勻減速運動 15 s 到達(dá)乙站停住設(shè)列車在勻加速運動階段牽引力為 1106N，勻速運動階段牽引力的功率為 6103kW，忽略勻減速運動階段牽引力所做的功16(1)求甲站到乙站的距離；(2)如果燃油公交車運行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同，求公交車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量(燃油公交車每做 1 焦耳功排放氣態(tài)污染物 3106克)解析：(1)設(shè)列車勻加速直線運動階段所用的時間為t1，距離為s1；在勻速直線運動階段所用的時間為t2，距離為s2，速度為v；在勻減速直線運動階段所用的時間為t3，距離為s3；甲站到乙站的距離為s.則s112v t1s2v t
22、2s312v t3ss1s2s3聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得s1 950 m(2)設(shè)列車在勻加速直線運動階段的牽引力為F， 所做的功為W1； 在勻速直線運動階段的牽引力的功率為P，所做的功為W2.設(shè)燃油公交車與該列車從甲站到乙站做相同的功W，將排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量為M.則W1Fs1W2Pt2WW1W2M(3109kgJ1)W聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得M2.04 kg.答案：(1)1 950 m(2)2.04 kg12.質(zhì)量為 2 kg 的物體靜止在水平地面上，物體與地面間的動摩擦因數(shù)為 0.2，最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小視為相等t0 時，物體受到方向不變的水平拉力F的作用，F(xiàn)的大小在不同時間段內(nèi)有不同的值，具
23、體情況如表格所示(g取10 m/s2)求：時間t(s)02244668拉力F(N)4848(1)4 s 末拉力的瞬時功率；(2)68 s 內(nèi)拉力所做的功；(3)8 s 內(nèi)拉力的平均功率解析：(1)在 02 s 內(nèi)，拉力等于 4 N，最大靜摩擦力等于 4 N，故物體靜止在 24 s 內(nèi)，拉力F8 N，由牛頓第二定律得Fmgma17解得a2 m/s2位移為x112a(t)24 m4 s 末物體的速度大小vat4 m/s4 s 末拉力的瞬時功率PFv84 W32 W.(2)在 46 s 內(nèi)，拉力等于 4 N，滑動摩擦力等于 4 N，故物體做勻速直線運動，位移x2vt42 m8 m在 68 s 內(nèi)，拉力仍然是F8 N，物體的加速度大小仍為a2 m/s2.位移x3vt12a(t)212 m拉力所做的功WFx3812 J96 J.(3)8 s 內(nèi)拉力做功W084 J48 J96 J160 J平均功率PWt20 W.答案：(1)32 W(2)96 J(3)20 W
2019高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 機械能及其守恒定律 第1講 功和功率學(xué)案
