《2020版高考人教物理冲A方案总复习讲义：第11讲 功和功率含答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2020版高考人教物理冲A方案总复习讲义：第11讲 功和功率含答案（9页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第 11 讲 功和功率 【知识总览】 【考点探究】 考点 1功(c) 条目解析 1.定义:如果一个物体受到力的作用,并在力的方向上发生了位移,那么这个力就对物体做了功. 2.公式:W=Flcos ,功是标量. 3.判断力是否做功及做功正负的方法 (1)看力F的方向与位移l的方向间的夹角常用于恒力做功的情形. (2)看力F的方向与速度v的方向间的夹角常用于曲线运动的情形. 典型例题 例 1 如图 11-1 所示,小明用力拉车使车水平前进,下列说法正确的是( ) 图 11-1 A.重力做了正功 B.拉力不做功 C.地面的支持力做了正功 D.地面的摩擦力做了负功 变式 2019海宁中学月考 如图 1
2、1-2 所示,一物体分别沿轨道AO和BO由静止滑下,若物体与轨道间的动 摩擦因数相同,斜面保持静止,物体克服滑动摩擦力做的功分别为W1和W2,则两个功的大小关系正确的是( ) 图 11-2 A.W1W2 B.W1=W2 C.W1W2 D.无法比较 要点总结 (1)关于公式W=Flcos 的说明:只适用于恒力做功;F和l对应于同一个物体;某力做的 功仅由F、l和决定,与其他力是否存在以及物体的运动情况都无关. (2)功有正负,但功是标量,计算合力做的功时,可以分别求出各分力做的功,再求其代数和. 考点 2功率的简单应用(c) 条目解析 1.物理意义:功率是表示做功快慢的物理量. 2.定义:功W与
3、完成这些功所用时间t的比值. 3.定义式:P= . 说明:功率有平均功率与瞬时功率之分,利用公式P=计算的是一段时间内的平均功率.利用公式P=Fv计算时,若 v是瞬时速度,则计算的是某时刻的瞬时功率;若v是平均速度,则计算的是一段时间内的平均功率. 4.单位:在国际单位制中,功率的单位是瓦特,简称瓦,符号是 W.1 W=1 J/s,1 kW=103 W. 典型例题 例 2 质量为 3 kg 的物体从高 45 m 处自由落下,那么在下落的过程中(g取 10 m/s2) ( ) A.前 2 s 内重力做功的功率为 150 W B.前 2 s 内重力做功的功率为 675 W C.第 2 s 末重力做
4、功的功率为 600 W D.第 2 s 末重力做功的功率为 900 W 变式 2019宁波期末 2016 年中国组合宫金杰、钟天使在里约奥运场地自行车女子团体竞速决赛中击败俄 罗斯队夺冠,实现中国自行车项目奥运金牌“零的突破”.在某次训练中,宫金杰的最大速度达到了 50 km/h,已知 在此速度下所受阻力约为总重力的,则此刻宫金杰做功的功率约为( ) 1 10 图 11-3 A.1 W B.10 W C.100 W D.1000 W 要点总结 计算功率应注意以下问题:(1)分清是求瞬时功率还是求平均功率.(2)平均功率一般选用公式P=, 瞬时功率则选用公式P=Fv,但要注意F与v方向应在一条直
5、线上. 考点 3定性分析机车启动问题 条目解析 1.模型一:以恒定功率启动 (1)动态过程 图 11-4 (2)这一过程的速度时间图像如图 11-5 所示: 图 11-5 2.模型二:以恒定加速度启动 (1)动态过程 图 11-6 (2)这一过程的速度时间图像如图 11-7 所示: 图 11-7 典型例题 例 3 2019鄞州中学模拟 某电动汽车电池组储存的能量为 90 kWh,以 90 km/h 的速度匀速行驶的续航 总里程为 400 km.假设汽车行驶时受到的阻力与其速度的二次方成正比,则( ) A.该车以 90 km/h 的速度匀速行驶时的输出功率约为 30 kW B.该车以 90 km
6、/h 的速度匀速行驶时的牵引力约为 700 N C.该车以 108 km/h 的速度匀速行驶时的输出功率约为 35 kW D.该车以 108 km/h 的速度匀速行驶时的牵引力约为 810 N 变式 中国的高铁技术居世界领先地位.通常,列车受到的阻力与速度的二次方成正比,即f=kv2.列车要跑得快, 必须用大功率的机车牵引.若列车以 120 km/h 的速度匀速行驶时机车的功率为P,则该列车以 240 km/h 的 速度匀速行驶时机车的功率为 ( ) A.2PB. 4P C.8PD.16P 考点 4 重力做功与重力势能(c) 条目解析 1.重力做功的大小与物体的运动状态无关,与物体是否受其他力
7、无关. 2.重力做功,一定会引起重力势能变化. 3.重力势能是标量,但有正负,其意义表示物体的重力势能比它在参考平面的重力势能大还是小. 4.WG=-Ep中的负号表示重力做的功与重力势能变化的绝对值相等,符号相反. 典型例题 例 4 2019临安中学模拟 如图 11-8 所示,跳水运动员从离开跳台到入水的过程中,他的重心先上升后下降. 在这一过程中,关于运动员的重力势能,下列说法中正确的是( ) 图 11-8 A.一直变大 B.一直变小 C.先变大后变小 D.先变小后变大 考点 5弹力做功与弹性势能(b) 题组演练 例 5 如图 11-9 所示的几个运动过程中,物体的弹性势能增大的是( ) 图
8、 11-9 A.如图甲所示,撑竿跳高的运动员上升至离竿的过程,竿的弹性势能 B.如图乙所示,人拉长弹簧的过程,弹簧的弹性势能 C.如图丙所示,模型飞机用橡皮筋发射出去的过程,橡皮筋的弹性势能 D.如图丁所示,小球被处于压缩状态的弹簧向上弹起的过程,弹簧的弹性势能 变式 如图 11-10 所示是弹簧门的一角,依靠弹簧形变后储存的弹性势能自动将打开的门关闭.当弹簧门打开 时,弹簧的弹力对外做 功,弹性势能 ;当弹簧门关闭时,弹簧的弹力对外做 功,弹性势能 . 图 11-10 要点总结 重力势能与弹性势能的比较 比较项目重力势能弹性势能 概念 物体和地球共同具 有,且由于被举高而 具有的能 物体由于
9、发生弹性形变而具有的能 大小 Ep=mgh,h是物体 相对选定参考平面 的高度;单位:焦耳(J), 是标量 形变量越大,弹性势能越大;单位:焦耳(J),是标量 与力做功 的关系 与重力做功相对应, 且WG=-Ep 与弹力做功相对应,且W弹=-Ep 第 11 讲 功和功率 【考点探究】 考点 1 功(c) 典型例题 例 1 D 解析 重力和支持力的方向都与位移方向垂直,故重力和地面的支持力都不做功,选项 A、C 错误;拉 力的方向与位移方向成锐角,故拉力做了正功,选项 B 错误;摩擦力的方向与位移的方向相反,故地面的摩擦力 做了负功,选项 D 正确. 变式 B 解析 设斜面OA的倾角为,高为h1
10、 ,斜面底边长为L,根据功的公式有W1=mgcos =mgL,可见,克服摩擦力做的功与斜面高度及倾角均无关,只与斜面底边长有关,则W1=W2 ,选项 B 正 1 确. 考点 2 功率的简单应用(c) 典型例题 例 2 C 解析 前 2 s 内物体下落h= gt2=20 m,重力做功的功率P1= W=300 W,A、B 错误;第 1 2 30 20 2 2 s 末物体的速度v=gt=20 m/s, 此时重力的功率P2=mgv=600 W,C正确,D错误. 变式 D 解析 宫金杰的最大速度达到了 50 km/h,在此速度下所受阻力约为总重力的,则宫金杰做功的功 1 10 率P=Fv=fv=mgv=
11、7010 W1103 W,故 D 正确. 1 10 50 3.6 考点 3 定性分析机车启动问题 典型例题 例 3 C 解析 由E=Pt=P,解得P= kW=20.25 kW,故 A 错误;由能量守恒定律得E=Fx,解得F= 90 90 400 = N=810 N,故 B 错误;根据F=f=kv2,当速度为 90 km/h 时,F=810 N,所以当速度为 108 90 103 3600 400 103 km/h 时,牵引力为F=f=1166.4 N,此时输出功率为P=Fv=1166.430 W=34 992 W35 kW,故 C 正确, D 错误. 变式 C 解析 列车匀速行驶,则牵引力和阻
12、力是一对平衡力,大小相等,所以F=f=kv2,因为P=Fv=kv3,故当 速度变为原来的 2 倍时,功率变为原来的 8 倍,即为 8P,故选项 C 正确. 考点 4 重力做功与重力势能(c) 典型例题 例 4 C 解析 跳水运动员从起跳至落到水面的过程中,运动员的质量不变,高度先增大后减小,则其重力势能 先增大后减小,C 正确. 考点 5 弹力做功与弹性势能(b) 典型例题 例 5 B 解析 弹性势能的大小与形变量有关,形变量越大,弹性势能越大.在运动员上升过程中,竿的形变量 变小,所以弹性势能减小,选项 A 错误;弹簧被拉长,弹性势能增加,选项 B 正确;模型飞机被橡皮筋弹出去,所以橡 皮筋的弹性势能减小,选项 C 错误;小球被弹簧的向上弹起,所以弹簧的弹性势能减小,选项 D 错误. 变式 负 增加 正 减少 解析 弹簧门打开时,弹簧的弹力方向与门的移动方向相反,弹力做负功,随着形变量增加,弹性势能增大.弹簧 门关闭时,弹簧的弹力方向与门的移动方向相同,弹力做正功,随着形变量减小,弹性势能减少.
