《新高考物理二轮复习讲义05讲 功、功率与机械能（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《新高考物理二轮复习讲义05讲 功、功率与机械能（含解析）（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2022-2023高考物理二轮（新高考）专题05力与功.能量l 高考考点分析-上个专题力和运动，在力使物体的运动中，有着能量的转换，而功与能之间有事紧密联系的-功是能的量度！高考的第二个重点：功与能量。高考考察中，功与能量的考察一直是伴随着各种运动的。主要命题点：1.功能转换关系；2.机车启动问题；3.动能定理的应用；4.机械能守恒定律；5.能量守恒定律。这类题的关键就是认清物体在运动过程中所受的力，根据受力分析出各种力所做的功，将正功和负功分别代入各定律中列等式，最后计算出所求未知量。题型一般为单项选择题、不定项选择题和计算题。l 知识框架l 学习目标1.功、功率计算公式动能定理、机械能守恒
2、定律2.确定研究对象能分析出物体所受的力以及力所做的功。3.确定力做功的正负并根据守恒定律列出等式。4.熟练掌握功与能量的解题技巧。05讲 功、功率与机械能l 功、功率与机械能的思维导图l 重难点突破-考点应用1.功-恒力做功的公式方法： WFl（力乘力方向上的位移） WFlcos ，此公式可以解决功的大多数问题-功的大小，功的正负，做功不做功 变力功-动能定理2.功率例1：（2022广东华侨中学高三阶段）在光滑水平面上，t=0时开始用水平恒力F拉一物体，物体从静止开始运动。在0t0时间内F做功为W1，在t02t0时间内F做功为W2，则W2：W1为（）A1B2C3D4【答案】C【详解】物体受恒
3、力作用由静止开始运动，故做初速度为零的匀加速直线运动，则根据匀变速运动规律可知，0t0时间内的位移x1与t02t0时间内位移x2的比值为根据公式可知故选C。跟踪训练1：（2021黑龙江绥棱县第一中学高一阶段）水平面上有一固定斜面，一质量为m的物块从斜面顶端A处下滑到底端并滑上水平面，最后停在B处。已知全程动摩擦因数为，物块初末位置的水平距离为L，如图所示。则整个过程克服摩擦力做功为（）A等于mgLB大于mgLC小于mgLD以上皆有可能【答案】A【详解】设斜面倾角为，斜面对应的水平距离为，小球在水平面的运动距离为，根据功的定义，斜面上克服摩擦力做功水平面上克服摩擦力做功，则整个过程克服摩擦力做功
4、为故选A。3.功能关系(1)合外力做功与动能的关系：W合Ek。(2)重力做功与重力势能的关系：WGEp。(3)弹簧弹力做功与弹性势能的关系：W弹Ep弹。(4)除重力、系统内弹力以外其他力做功与机械能的关系：W其他E机。(5)系统内一对滑动摩擦力做功与内能的关系：fl相对E内。(6)电场力做功与电势能的关系:例2：（2022黑龙江实验中学高三期中）如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g。下列说法
5、正确的是（）A匀强电场的电场强度B小球动能的最小值为C小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小D小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先增大后减小，再增大【答案】B【详解】A 小球静止时悬线与竖直方向成角，受重力、拉力和电场力，三力平衡，根据平衡件，有解得故A错误；B如图所示小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点A速度最小，根据牛顿第二定律，有则最小动能为故B正确；C小球的机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端点时机械能最小。故C错误；D小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，电场力先做正
6、功，后做负功，再做正功，则其电势能先减小后增大，再减小。故D错误。故选 B。跟踪训练2：（2022江苏高三阶段）如图所示，竖直向下的匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器C。导体棒AD放置在导轨上，在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动，运动过程中棒始终与导轨垂直且与导轨电接触良好，不计棒和导轨的电阻。则（）A导体棒向右做加速度减小的加速运动B导体棒向右做匀加速运动C恒力F做的功等于导体棒增加的动能D电容器所带的电荷量先增加后保持不变【答案】B【详解】AB经过，电容器充电流过电路的电流对导体棒应用牛顿第二定律代入电流根据加速度的定义式可得加速度为定值，所以导体棒做匀
7、加速直线运动，故A不符合题意，B符合题意；C根据动能定理可知，F做的功与安培力做的功之和等于导体棒增加的动能，故C不符合题意；D导体棒做匀加速直线运动，经过时间，导体棒产生的电动势此时电容器的带电量电容器所带的电荷量一直增加，故D不符合题意。故选B。4.机车启动问题(1)恒定功率启动vt图象如图1所示，机车先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，后做匀速直线运动，当FF阻时，vm。动能定理：PtF阻xmv20。(2)恒定加速度启动vt图象如图2所示，机车先做匀加速直线运动，当功率增大到额定功率后获得匀加速的最大速度v1。之后做变加速直线运动，直至达到最大速度vm后做匀速直线运动。常用公式：例3：（
8、2022云南曲靖市第二中学高二阶段）2022年3月10日，“95号汽油跑步进入9元时代”冲上微博热搜，许多车主纷纷表示顶不住油价而迫切想买电动车代步。其中，某品牌纯电动车型部分参数：整备质量约1200kg，高性能版的驱动电机最大功率120kW，峰值扭矩为290Nm，驱动形式为前车驱动，NEDC综合续航里程430km。该电动汽车在公路上行驶受到阻力大小恒为4103 N，则下列说法正确的是（）A汽车的最大速度为20m/sB汽车以2m/s2的加速度匀加速启动，汽车匀加速的时间为9.375sC汽车以2m/s2的加速度匀加速启动，启动后第2s末时发动机的实际功率是32kWD里程120320 m过程克服阻
9、力所做的功约为8104J【答案】B【详解】A当汽车以最大速度vm行驶时，其牵引力与阻力大小相等，则故A错误；B汽车以2m/s2的加速度匀加速启动时，则 解得汽车匀加速的时间为t=9.375s故B正确；C 汽车以2m/s2的加速度匀加速启动，设牵引力大小为F，根据牛顿第二定律有解得F6.4103 N启动后第2s末时汽车的速率为此时发动机的实际功率是故C错误；D里程120320 m过程克服阻力所做的功为Wf=fs=8105J故D错误。故选B。跟踪训练3：（2022辽宁抚顺高三阶段）上海市区运行着装备超级电容的快充高智能超级电容公交车，此公交车在乘客上下车的间隙进行充电，充电不到就能行驶，此公交车质
10、量为、最大功率为。公交车运行线路始终在同一水平面内，正常运行时受到的阻力恒为车重的，公交车由静止开始启动，最快只需要30s就能达到最大速度，取重力加速度大小，则公交车从静止启动到速度最大时通过的路程的最小值为（）ABCD【答案】B【详解】根据题意可知，公交车从静止启动到速度最大时，一直以最大功率行驶，所用时间最短，通过的路程最短，当牵引力等于阻力时，公交车的速度最大，则最大速度为设公交车从静止启动到速度最大时通过的路程的最小值为，由动能定理有代入数据解得故选B。5.应用动能定理解题关键：“一个过程、两个状态、四个关注”(1)一个过程：明确研究过程，确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移
11、信息。(2)两个状态：明确研究对象始、末状态的速度或动能情况。(3)四个关注建立运动模型，判断物体做了哪些运动。分析各个运动过程中物体的受力和运动情况。抓住运动模型之间的联系纽带，如速度、加速度、位移，确定初、末状态。根据实际情况分阶段或整个过程利用动能定理列式计算。例4：（2023全国汤原县高级中学高三专题）某探究小组对一辆新能源小车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为图像，如图所示（除210s时间段图线为曲线外，其余时间段图线均为直线）。已知小车运动的过程中，214s时间段内小车的功率保持不变，在第14s末撤去动力而让小
12、车自由滑行，小车的质量为1.0kg，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变。以下对小车的描述正确的是（）A小车所受的阻力大小为3NB小车匀速行驶阶段的功率为9WC小车在加速运动过程中位移的大小为40mD小车在前2s受到的合力大小大于阻力大小【答案】B【详解】ABD由速度时间图像得小车匀加速运动时对应的加速度，小车在2s时的功率等于匀速运动时的功率，因此有代入数据解得 前2s小车受到的合力大小恰好等于阻力大小，故AD错误，B正确；C210s时间内小车的功率恒定，则由动能定理得解得匀加速阶段的位移那么小车在加速阶段的总位移为故C错误。故选B。跟踪训练4：（2022浙江杭州高级中学高一期末）
13、如图所示，一物体质量为m的物体，在竖直向上的恒力F（大小未知）的作用下由静止开始向上运动，经过一段时间上升的高度为h，此时撤去F，又经过两倍的时间刚好回到出发点。不计空气阻力，则（）A撤去F前后加速度之比为B从出发点开始，物体上升的最大高度为hC恒力F的大小为D回到出发点时物体的速度为【答案】D【详解】A设在竖直向上的恒力F的作用下物体的加速度为a，经t时间撤去外力F，撤去外力F后的加速度为a，此时的速度为v，由运动学公式，则有 撤去外力F后，则有联立解得A错误； B由题意可知，撤去外力时，物体上升的高度为h，此时物体有向上的最大速度为v，物体继续向上做匀减速直线运动，高度继续增加，因此物体上
14、升的最大高度大于h，B错误；C撤去外力后，物体只在重力作用下运动，因此物体的加速度为a=g，则有由牛顿第二定律可得 C错误；D物体在整个运动中，只有恒力F做功，由动能定理可得解得D正确。故选D。6.应用机械能守恒定律解题的基本思路例5：（2020湖南武冈市教育科学研究所高二学业考试）如图，在距地面h高处以初速度v0沿水平抛出一个物体，不计空气阻力， 物体在下落过程中，下列说法中正确的是（）A物体在c点的机械能比在a点的机械能大B物体在c点的动能比在a点的动能小C物体在a、b、c三点的动能一样大D物体在a、b、c三点的机械能相等【答案】D【详解】AD物体在运动过程中，不计空气阻力，只有重力做功，机械能守恒，在下落过程中，在任何一个位置物体的机械能都相等，故A错误，D正确；BC物体在下落过程中，重力势能转化为动能，根据动能定理可得故BC错误。故选D。跟踪训练5：（2022安徽高三阶段）一款儿童棒球发球机向上发射棒球供初学者。假设发球机（高度不计）在地面上以初速度竖直向上发射一棒球（可视为质点），棒球途经A点时速度方向向上、速度大小为v，不计空气阻力，取地面为重力势能的零势能面。当棒球的发射速度变为时，以下说法正确的是（）A棒球上升的最大高度变为原来的2倍B棒球在最高点的机械能变为原来的2倍C棒球上升过程
