《新高考物理二轮复习---第五章机械能及其守恒定律第1讲 功和功率Word版含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理二轮复习---第五章机械能及其守恒定律第1讲 功和功率Word版含答案（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、新高考物理二轮复习第1讲功和功率板块一主干梳理夯实基础【知识点1】功1.做功的两个必要条件(1)作用在物体上的力。(2)物体在力的方向上发生的位移。2.公式：WFlcos(1)是力与位移方向之间的夹角，l为物体对地的位移。(2)该公式只适用于恒力做功。(3)功是标量。3.功的正负判断夹角功的正负90力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功90力对物体不做功【知识点2】功率1.定义：功与完成这些功所用时间的比值。物理意义：描述力对物体做功的快慢。2.公式(1)P，P为时间t内的平均功率。(2)PFvcos(为F与v的夹角)v为平均速度，则P为平均功率。v为瞬时速度，则P为瞬时功率。3.额定功率
2、机械正常工作时的最大输出功率。4.实际功率机械实际工作时的功率，要求不大于额定功率。板块二考点细研悟法培优考点1 功的正负判断与计算 拓展延伸1.功的正负的判断方法(1)恒力做功的判断：若物体做直线运动，依据力与位移的夹角来判断。(2)曲线运动中功的判断：若物体做曲线运动，依据F与v的方向夹角来判断。当090，力对物体做正功；90180，力对物体做负功；90，力对物体不做功。2.功的计算方法(1)恒力做功(2)变力做功用动能定理：Wmvmv；当变力的功率P一定时，可用WPt求功，如机车以恒定功率启动时；将变力做功转化为恒力做功：当力的大小不变，而方向发生变化且力的方向与速度夹角不变时，这类力的
3、功等于力和路程(不是位移)的乘积。如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等；用Fx图象围成的面积求功；用微元法(或分段法)求变力做功：可将整个过程分为几个微小的阶段，使力在每个阶段内不变，求出每个阶段内外力所做的功，然后再求和。(3)总功的计算先求物体所受的合力，再求合力的功；先求每个力做的功，再求各功的代数和；动能定理。例1(多选)如图所示，轻绳一端受到大小为F的水平恒力作用，另一端通过定滑轮与质量为m、可视为质点的小物块相连。开始时绳与水平方向的夹角为。当小物块从水平面上的A点被拖动到水平面上的B点时，位移为L，随后从B点沿斜面被拖动到定滑轮O处，BO间距离也为L。小物块与水平面及斜面间的动摩擦因
4、数均为，若小物块从A点运动到O点的过程中，F对小物块做的功为WF，小物块在BO段运动过程中克服摩擦力做的功为Wf，则以下结果正确的是()AWFFL(cos1) BWF2FLcosC.WfmgLcos2 DWfFLmgLsin2哪一段距离是沿力F方向的位移大小？提示：AO段的长度。尝试解答选BC。小物块从A点运动到O点，拉力F的作用点移动的距离为AO的长度，即拉力F的位移为x2Lcos，所以拉力F做的功WFFx2FLcos，A错误，B正确；由几何关系知斜面的倾角为2，所以小物块在BO段受到的摩擦力fmgcos2，则WffLmgLcos2，C正确，D错误。总结升华使用WFlcos应注意的几个问题(
5、1)位移l“l”应取作用点的位移，如例题中力F的作用点从A点移到O点，所以位移的大小是AO的长度；“l”的取值一般以地面为参考系。(2)力F力的独立性原理，即求某个力做的功仅与该力及物体沿该力方向的位移有关，而与其他力是否存在、是否做功无关。力只能是恒力。此公式只能求恒力做功。(3)是l与F之间的夹角。(多选)如图所示，建筑工人通过滑轮装置将一质量是100 kg的料车沿30角的斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长L是4 m，若不计滑轮的质量和各处的摩擦力，g取10 N/kg，则对这一过程下列说法哪些正确()A.人拉绳子的力做功为1000 JB.人拉绳子的力做功为2000 JC.料车的重力做功为20
6、00 JD.料车受到的合力对料车做的总功为0答案BD解析工人拉绳子的力：Fmgsin30250 N，工人将料车拉到斜面顶端时，力F作用点的位移：l2L8 m，人拉绳子的力做的功WFl2000 J，故A错误，B正确。重力做功：W2mghmgLsin302000 J。故C错误。由于料车在斜面上匀速运动，则料车所受的合力为0，故W合0，D正确。考点2 功率的计算 解题技巧1.平均功率的计算方法(1)利用。(2)利用Fcos，其中为物体运动的平均速度，F为恒力。2.瞬时功率的计算方法利用公式PFvcos，其中v为t时刻的瞬时速度。例22017海口模拟(多选)质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t0时刻
7、开始受到水平力的作用。力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则()A.3t0时刻的瞬时功率为B.3t0时刻的瞬时功率为C.在t0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为D.在t0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为(1)3t0时刻的瞬时功率如何求解？提示：P3F0v，v为3t0时刻的瞬时速度。(2)t0到3t0这段时间内，水平力的平均功率如何求解？提示：P，分段求力F的功。尝试解答选BD。解法一：根据Ft图线，在02t0时间内的加速度a1，2t0时刻的速度v2a12t0t0，02t0时间内位移x12t0t，故F0做的功W1F0x1t。在2t03t0时间内的加速度a2，3t0时刻的
8、速度v3v2a2t0t0，故3t0时刻的瞬时功率P33F0v3，A错误，B正确。在2t03t0时间内位移，x2t0，故3F0做的功W23F0x2，因此在03t0时间内的平均功率P，C错误，D正确。解法二：03t0图象与坐标轴围成的面积为物体动量的变化。故mvF02t03F0t05F0t0，3t0时刻P3F0v，A错误，B正确。3t0时刻动能为mv2根据动能定理Wmv2平均功率P，C错误，D正确。总结升华求力做功的功率时应注意的问题(1)明确所求功率是平均功率还是瞬时功率。求平均功率首选P，其次是用PFcos，应容易求得，如求匀变速直线运动中某力的平均功率。(2)求瞬时功率用PFvcos要注意F
9、与v方向间的夹角对结果的影响，功率是力与力的方向上速度的乘积。2017昆明七校调研(多选)物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动。通过力和速度传感器监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律分别如图甲、乙所示。取g10 m/s2，则下列说法正确的是()A物体的质量m0.5 kgB.物体与水平面间的动摩擦因数0.4C.第2 s内物体克服摩擦力做的功W2 JD.前2 s内推力F做功的平均功率3 W答案ABC解析由题图甲、乙可知，在12 s内，推力F23 N，物体做匀加速直线运动，其加速度a2 m/s2，由牛顿运动定律可得，F2mgma；在23 s，推力F32 N，物体做匀速直线运动，由平
10、衡条件可知，mgF3；联立解得物体的质量m0.5 kg，物体与水平面间的动摩擦因数0.4，A、B正确；由速度时间图象所围的面积表示位移可得，第2 s内物体位移x1 m，克服摩擦力做的功Wfmgx2 J，C正确；第1 s内，由于物体静止，推力不做功；第2 s内，推力做功WF2x3 J，即前2 s内推力F做功为W3 J，前2 s内推力F做功的平均功率 W1.5 W，D错误。考点3 机车启动问题 对比分析1.两种启动方式的比较两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动Pt图和v t图OA段过程分析vFaa不变F不变vPFv直到P额Fv1运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间t0AB段过
11、程分析FF阻a0F阻vFa运动性质以vm匀速直线运动加速度减小的加速直线运动BC段无FF阻a0以vm匀速运动2.三个重要关系式(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速直线运动时的速度，即vm(式中Fmin为最小牵引力，其值等于阻力F阻)。(2)机车以恒定加速度启动的运动过程中，匀加速过程结束时，功率最大，速度不是最大，即vvm。(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功WPt。由动能定理：PtF阻xEk。此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小。例32018河北高三月考(多选)下列各图是反映汽车(额定功率P额)从静止开始匀加速启动，最后做匀速直线运动的过程中，其速度随时间以及加
12、速度、牵引力和功率随速度变化的图象，其中正确的是()(1)汽车从静止开始匀加速启动，能一直匀加速吗？提示：不能。当PP额时再匀加速，机车则会烧毁。(2)汽车最后匀速阶段，有什么典型特征？提示：a0，Ff。尝试解答选ACD。从静止开始匀加速启动，由公式PFv及题意知，当力恒定，随着速度的增加功率P增大，当PP额时，功率不再增加，此时，牵引力F大于阻力f，速度继续增加，牵引力减小，此后汽车做加速度逐渐减小的加速运动，当Ff时，速度达最大，做匀速直线运动。由以上分析知，B错误，A、C、D正确。总结升华解决机车启动问题时的四点注意(1)首先弄清是匀加速启动还是恒定功率启动。(2)若是匀加速启动过程，机
13、车功率是不断改变的，但该过程中的最大功率是额定功率，匀加速直线运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运动。(3)若是以额定功率启动的过程，机车做加速度减小的加速运动，匀变速直线运动的规律不能用，速度最大值等于，牵引力是变力，牵引力做的功可用WPt，但不能用WFlcos计算。(4)无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足PFfvm，P为机车的额定功率。一列火车总质量m500 t，发动机的额定功率P6105 W，在轨道上行驶时，轨道对列车的阻力Ff是车重的0.01倍。(取g10 m/s2)(1)求列车在水平轨道上行驶的最大速度；(2)在水平轨道上，发动机
14、以额定功率P工作，求当行驶速度为v11 m/s和v210 m/s时，列车的瞬时加速度a1、a2的大小；(3)列车在水平轨道上以36 km/h的速度匀速行驶时，求发动机的实际功率P；(4)若列车从静止开始，保持0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，求这一过程维持的最长时间。答案(1)12 m/s(2)1.1 m/s20.02 m/s2(3)5105 W(4)4 s解析(1)列车以额定功率行驶，当牵引力等于阻力，即FFfkmg时，列车的加速度为零，速度达到最大值vm，则vm12 m/s。(2)当vvm时，列车做加速运动，若v11 m/s，则F16105 N，根据牛顿第二定律得a11.1 m/s2若v210 m/s，则F26104 N根据牛顿第二定律得a20.02 m/s2。(3)当v36 km/h1
