《2022年高考物理总复习 专题07 功和功率、动能和动能定理精准导航学案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理总复习 专题07 功和功率、动能和动能定理精准导航学案（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2022年高考物理总复习 专题07 功和功率、动能和动能定理精准导航学案本讲共3个考点，三个二级考点（1）功和功率（2）动能和动能定理（3）重力做功与重力势能本讲高考频率非常高，几乎年年考，考题设计到有大题也有小题。因此要格外重视。必备知识一、功1定义：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生了一段位移，就说这个力对物体做了功2必要因素：力和物体在力的方向上发生的位移3物理意义：功是能量转化的量度4计算公式(1)恒力F的方向与位移l的方向一致时：WFl.(2)恒力F的方向与位移l的方向成某一夹角时：WFlcos_.5功的正负(1)当00，力对物体做正功(2)当时，W0，力对物体做负功，或者说
2、物体克服这个力做了功(3)当时，W0，力对物体不做功6一对作用力与反作用力的功做功情形图例备注都做正功(1)一对相互作用力做的总功与参考系无关(2)一对相互作用力做的总功WFlcos .l是相对位移，是F与l间的方向夹角(3)一对相互作用力做的总功可正、可负，也可为零都做负功一正一负一为零一为正一为负7.一对平衡力的功一对平衡力作用在同一个物体上，若物体静止，则两个力都不做功；若物体运动，则这一对力所做的功一定是数值相等，一正一负或均为零二、功率1定义：功与完成这些功所用时间的比值2物理意义：描述力对物体做功的快慢3公式(1)P，P为时间t内物体做功的快慢(2)PFvv为平均速度，则P为平均功
3、率v为瞬时速度，则P为瞬时功率当力F和速度v不在同一直线上时，可以将力F分解或者将速度v分解三、动能动能定理1动能(1)定义：物体由于运动而具有的能叫动能(2)公式：Ekmv2.(3)矢标性：动能是标量，只有正值(4)状态量：动能是状态量，因为v是瞬时速度2动能定理(1)内容：在一个过程中合外力对物体所做的功，等于物体在这个过程中动能的变化量(2)表达式：WmvmvEk2Ek1.(3)适用条件：既适用于直线运动，也适用于曲线运动既适用于恒力做功，也适用于变力做功力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分阶段作用(4)应用技巧：若整个过程包含了几个运动性质不同的分过程，既可以分段考虑，也可以
4、整个过程考虑题型洞察一.题型研究一：功和功率的分析及计算（一）真题再现1.(2018全国卷 T19) 地下矿井中的矿石装在矿车中,用电机通过竖井运送到地面。某竖井中矿车提升的速度大小v随时间t的变化关系如图所示,其中图线分别描述两次不同的提升过程,它们变速阶段加速度的大小都相同:两次提升的高度相同,提升的质量相等。不考虑摩擦阻力和空气阻力。对于第次和第次提升过程()A.矿车上升所用的时间之比为45B.电机的最大牵引力之比为21C.电机输出的最大功率之比为21D.电机所做的功之比为45【答案】A、C【解析】由图象可知图线过程所用时间为2t0,由于两次提升的高度相同,图线与x轴围成的面积相等可知图
5、线过程所用时间为2.5t0,因此矿车上升所用时间之比为45,A对;由于它们的变速阶段加速度大小相同,电机的最大牵引力相等,B错;由Pm=Fv可知,F最大,v最大时,P最大,F相等,vm之比为21,所以最大功率之比为21,C对;电机做功W提供矿石的重力势能和动能,据动能定理W-mgh=Ek,由于提升高度相同,Ek=0,所以做功相等,D错,故选A、C。2(2017全国卷16)如图1，一质量为m、长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至M点，M点与绳的上端P相距l.重力加速度大小为g.在此过程中，外力做的功为()图1A.mgl B.mglC.mgl D.mgl【答案】
6、A3(2016全国卷甲T21)如图所示，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且ONMOMN.在小球从M点运动到N点的过程中()A弹力对小球先做正功后做负功B有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零D小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差【答案】BCD【解析】在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且ONMOMN4WF1，Wf22Wf1BWF24WF1，Wf22Wf1CWF24WF1，Wf22Wf1DWF24WF1，Wf2
7、.根据功的计算公式WFl，可知Wf1Wf2，WF1WF2，故选项C正确，选项A、B、D错误（二）精准练习1.如图所示，质量为m的小球(可视为质点)用长为L的细线悬挂于O点，自由静止在A位置。现用水平力F缓慢地将小球从A位置拉到B位置后静止，此时细线与竖直方向夹角为60，细线的拉力为F1，然后放手让小球从静止返回，到A点时细线的拉力为F2，则()AF1F22mgB从A到B，拉力F做的功为F1LC从B到A的过程中，小球受到的合力大小不变D从B到A的过程中，小球重力的瞬时功率一直增大【答案】A【解析】在B位置，根据平衡条件有F1sin 30mg，解得F12mg.从B到A，根据动能定理得mgL(1co
8、s 60)mv2，根据牛顿第二定律得F2mgm，联立两式解得F22mg，故A项正确；从A到B，小球缓慢移动，根据动能定理得WFmgL(1cos 60)0，解得WFmgL，故B项错误；从B到A的过程中，小球的速度大小在变化，沿径向的合力在变化，故C项错误；在B位置，重力的功率为零，在最低点，重力的方向与速度方向垂直，重力的功率为零，可知从B到A的过程中，重力的功率先增大后减小，故D项错误2一汽车在平直公路上匀速行驶，牵引力为F0. 从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变化规律如图所示，t2时刻汽车又恢复了匀速直线运动，假定汽车所受阻力的大小f恒定不变则下列图象正确的是()ABCD【答案】D
9、 3下列选项是反映汽车从静止匀加速启动(汽车所受阻力f恒定)，达到额定功率P后以额定功率运动最后做匀速运动的速度随时间及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象，其中错误的是() 【答案】B【解析】汽车开始做初速度为零的匀加速直线运动，当达到额定功率时，匀加速结束，然后做加速度逐渐减小的加速运动，直至最后匀速运动开始匀加速时，FFfma，设匀加速刚结束时速度为v1，有，P额Fv1，最后匀速时：FFf，有，P额Fvm，由以上各式解得，匀加速的末速度为：v1，最后匀速运动的速度为，vm.在v-t图象中斜率表示加速度，汽车开始加速度不变，后来逐渐减小，故A正确；汽车运动过程中开始加速度不变，后来加速度逐
10、渐减小，最后加速度为零，故B错误；汽车牵引力开始大小不变，然后逐渐减小，最后牵引力等于阻力，故C正确；开始汽车功率逐渐增加，PFvFat，故为过原点直线，后来功率恒定，故D正确4如图所示，物块从斜面A点由静止释放，沿斜面AB运动到D时速度为v1，摩擦力做功为Wf1，沿斜面AC运动到D时速度为v2，摩擦力做功为Wf2，已知物块与所有接触面的摩擦因数相同，则以下正确的是()Av1v2Wf1Wf2Bv1v2Wf1Wf2Cv1v2Wf1Wf2 D无法确定【答案】C【解析】设斜面AC的长度为L，AC与水平面的夹角为，则物块下滑过程中摩擦力做功WmgLcos mgsOC与角无关，故物块由A到D摩擦力做功W
11、f1Wf2mgsOD，由动能定理可知，选项C正确5位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向上的恒力F2，物体做速度为v2的匀速运动，且F1与F2功率相同则可能有()AF2F1，v1v2 BF2F1，v1F1，v1v2 DF2F1，v1v2【答案】B【解析】水平恒力F1作用下的功率P1F1v1，F2作用下的功率P2F2v2cos，现P1P2，若F2F1，一定有v1v2，因此B正确，A错误；由于两次都做匀速直线运动，因此第一次的摩擦力Ff1mgF1，而第二次的摩擦力Ff2(mgF2sin)F2cos，显然Ff2Ff1，即：F2cosF1，还是F2F1都会有v1v2，C、D错误二.题型研究二：动能定理及其应用（一）真题再现1.(2018全国卷II T14)如图,某同学用绳子拉动木箱,使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度。木箱获得的动能一定 () A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功【答案】A【解析】根据动能定理可得:WF+Wf=Ek,又知道摩擦力做负功,即Wf0,所以木箱获得的动能一定小于拉力所做的功,选项A正确、B错误;根据WF+Wf=Ek,无法确定Ek与-Wf的大小关系,选项C、D错误。2(2015全国卷T17)如图所示，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆
