2019高考物理二輪復(fù)習(xí) 第6講 功 功率 動(dòng)能定理課件.ppt

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第6講功功率動(dòng)能定理 總綱目錄 考點(diǎn)1功和功率的計(jì)算 1 功 1 恒力的功 W Flcos 2 合力的功 W F合lcos 3 變力的功 將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功 應(yīng)用F x圖像求解 應(yīng)用動(dòng)能定理求解 2 功率 1 平均功率 P 2 瞬時(shí)功率 P Fvcos 3 應(yīng)用 機(jī)車啟動(dòng) P Fv 答案ABD擺球下落過程中 重力做功為mgL A正確 線的拉力始終與速度方向垂直 拉力做功為0 B正確 空氣阻力F阻大小不變 方向始終與速度方向相反 故空氣阻力F阻做功為 F阻 L C錯(cuò)誤 D正確 2 2018河南焦作質(zhì)檢 多選 一質(zhì)量為2kg的物體 在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做勻速直線運(yùn)動(dòng) 當(dāng)運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后 拉力逐漸減小 且當(dāng)拉力減小到零時(shí) 物體剛好停止運(yùn)動(dòng) 圖中給出了拉力隨位移變化的關(guān)系圖像 已知重力加速度g 10m s2 由此可知 A 物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0 35B 減速過程中拉力對(duì)物體所做的功約為13JC 勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度約為6m sD 減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間約為1 7s 答案ABC物體勻速運(yùn)動(dòng)時(shí) 受力平衡 則F mg 0 35 選項(xiàng)A正確 因?yàn)閃 Fx 故拉力的功等于F x圖線與橫軸圍成的面積 由圖線可知小格數(shù)約為13 則功約為13 1J 13J 選項(xiàng)B正確 由動(dòng)能定理可知WF mgx 0 m 其中x 7m 解得v0 6m s 選項(xiàng)C正確 由于不知道具體的運(yùn)動(dòng)情況 無法求出減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間 故D錯(cuò)誤 答案B小球落在斜面上時(shí)重力的瞬時(shí)功率為P mgvy 而vytan v0 所以P B正確 4 2018山東濰坊模擬 質(zhì)量為m 2kg的物體沿水平面向右做直線運(yùn)動(dòng) t 0時(shí)刻受到一個(gè)水平向左的恒力F 如圖甲所示 此后物體的v t圖像如圖乙所示 g取10m s2 則 A 物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 0 5B 10s末恒力F的瞬時(shí)功率為6WC 10s末物體在計(jì)時(shí)起點(diǎn)左側(cè)4m處D 0 10s內(nèi)恒力F做功的平均功率為0 6W 答案D由圖線可知0 4s內(nèi)的加速度大小a1 m s2 2m s2 可得F mg ma1 由圖線可知4 10s內(nèi)的加速度大小a2 m s2 1m s2 可得F mg ma2 解得F 3N 0 05 選項(xiàng)A錯(cuò)誤 10s末恒力F的瞬時(shí)功率為P10 Fv10 3 6W 18W 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 0 4s內(nèi)的位移x1 4 8m 16m 4 10s內(nèi)的位移x2 6 6m 18m 故10s末物體在計(jì)時(shí)起點(diǎn)左側(cè)2m處 選項(xiàng)C錯(cuò)誤 0 10s內(nèi)恒力F做功的平均功率為 W 0 6W 選項(xiàng)D正確 答案ACD由P Fv可知功率最大時(shí) 速度越小 拉力越大 則起重機(jī)對(duì)重物的最大拉力F A正確 B錯(cuò)誤 當(dāng)功率一定時(shí) 達(dá)到最大速度時(shí)起重機(jī)的拉力等于重物的重力 故重物的最大速度v2 C正確 在勻加速運(yùn)動(dòng)過程中 起重機(jī)對(duì)重物的拉力F 不變 當(dāng)功率達(dá)到最大時(shí) 勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束 由題意知 起重機(jī)達(dá)到最大功率時(shí)重物的速度為v1 則v1 at t 解得t D正確 6 2018福建廈門質(zhì)檢 多選 總質(zhì)量為m的汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛時(shí) 發(fā)動(dòng)機(jī)的功率為P 司機(jī)為合理進(jìn)入限速區(qū) 減小了油門 使汽車功率立 即減小到P并保持該功率繼續(xù)行駛 設(shè)汽車行駛過程中所受阻力大小不變 從司機(jī)減小油門開始 汽車的v t圖像如圖 從汽車開始減速到再次達(dá)到勻速運(yùn)動(dòng)的過程中 行駛的位移為s 汽車因油耗而改變的質(zhì)量可忽略 則在該過程中 下列說法正確的是 A 汽車再次勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度大小為B t 0時(shí)刻 汽車的加速度大小為C 汽車的牽引力不斷減小 D 經(jīng)歷的時(shí)間為 答案ABD汽車以速度v0勻速行駛時(shí) 牽引力等于阻力 f F 汽車以功率P勻速行駛時(shí)牽引力等于阻力f F 可得v v0 所以A正確 t 0時(shí)刻 汽車的牽引力F0 汽車的加速度大小a 所以B正確 汽車做減速運(yùn)動(dòng) 速度減小 功率不變 據(jù)P Fv知 牽引力不斷增大 所以C錯(cuò)誤 由動(dòng)能定理有Pt Wf mv 2 m 其中克服阻力做功Wf fs 所經(jīng)歷的時(shí)間t 所以D正確 方法技巧 1 計(jì)算功 功率時(shí)應(yīng)注意的三個(gè)問題 功的公式W Fl和W Flcos 僅適用于恒力做功的情況 變力做功的求解要注意對(duì)問題的正確轉(zhuǎn)化 如將變力轉(zhuǎn)化為恒力 也可應(yīng)用動(dòng)能定理等方法求解 對(duì)于功率的計(jì)算 應(yīng)注意區(qū)分公式P 和公式P Fv 前式側(cè)重于平均功率的計(jì)算 而后式側(cè)重于瞬時(shí)功率的計(jì)算 2 機(jī)車啟動(dòng)模型中的兩點(diǎn)技巧 機(jī)車啟動(dòng)勻加速過程的最大速度v1 此時(shí)機(jī)車輸出的功率最大 和全程的最大速度vm 此時(shí)F牽 F阻 求解方法 求v1 由F牽 F阻 ma P F牽v1可求出v1 求vm 由P F阻vm 可求出vm 考點(diǎn)2動(dòng)能定理的應(yīng)用 1 對(duì)動(dòng)能定理的理解 1 動(dòng)能定理表達(dá)式中 W表示所有外力做功的代數(shù)和 包括物體重力所做的功 2 動(dòng)能定理表達(dá)式中 Ek為所研究過程的末動(dòng)能與初動(dòng)能之差 而且物體的速度均是相對(duì)地面的速度 2 動(dòng)能定理的適用范圍 1 既適用于直線運(yùn)動(dòng) 也適用于曲線運(yùn)動(dòng) 2 既適用于恒力做功 也適用于變力做功 3 應(yīng)用動(dòng)能定理解題應(yīng)注意的三點(diǎn) 1 動(dòng)能定理往往用于單個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)過程 由于不涉及加速度及時(shí)間 比動(dòng)力學(xué)研究方法要簡(jiǎn)捷 2 動(dòng)能定理表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式 在某個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)能定理是沒有依據(jù)的 3 物體在某個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中包含有幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的過程 如加速 減速的過程 此時(shí)可以分段考慮 也可以對(duì)全過程考慮 但如能對(duì)整個(gè)過程利用動(dòng)能定理列式 則可使問題簡(jiǎn)化 1 如圖所示 質(zhì)量為m的物塊與水平轉(zhuǎn)臺(tái)間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 物塊與轉(zhuǎn)軸相距R 物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開始轉(zhuǎn)動(dòng) 當(dāng)轉(zhuǎn)速增至某一值時(shí) 物塊即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng) 此時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)已開始勻速轉(zhuǎn)動(dòng) 在這一過程中 摩擦力對(duì)物塊做的功是 假設(shè)物塊所受的最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力 A 0B 2 mgR C 2 mgRD mgR 答案D物塊即將在轉(zhuǎn)臺(tái)上滑動(dòng)但還未滑動(dòng)時(shí) 轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物塊的最大靜摩擦力恰好提供向心力 設(shè)此時(shí)物塊做圓周運(yùn)動(dòng)的線速度為v 則有 mg 在物塊由靜止到獲得速度v的過程中 物塊受到的重力和支持力不做功 只有摩擦力對(duì)物塊做功 由動(dòng)能定理得W mv2 0 聯(lián)立解得W mgR D正確 2 多選 如圖所示 n個(gè)完全相同 邊長(zhǎng)足夠小且互不粘連的小方塊依次排列 總長(zhǎng)度為l 總質(zhì)量為M 它們一起以速度v在光滑水平面上滑動(dòng) 某時(shí)刻開始滑上粗糙水平面 小方塊與粗糙水平面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 若小方塊恰能完全進(jìn)入粗糙水平面 則摩擦力對(duì)所有小方塊所做的功為 A B Mv2C D Mgl 答案AC對(duì)整體由動(dòng)能定理得Wf 0 Mv2 則Wf A正確 由于整個(gè)過程中摩擦力的大小隨位移線性增加 故摩擦力做的總功Wf l l C正確 3 2016浙江理綜 18 6分 多選 如圖所示為一滑草場(chǎng) 某條滑道由上下兩段高均為h 與水平面傾角分別為45 和37 的滑道組成 滑草車與草地之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為 質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑 經(jīng)過上 下兩段滑道后 最后恰好靜止于滑道的底端 不計(jì)滑草車在兩段滑道交接處的能量損失 sin37 0 6 cos37 0 8 則 A 動(dòng)摩擦因數(shù) B 載人滑草車最大速度為C 載人滑草車克服摩擦力做功為mghD 載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為g 答案AB滑草車受力分析如圖所示 在B點(diǎn)處有最大速度v 在上 下兩段所受摩擦力大小分別為f1 f2f1 mgcos45 f2 mgcos37 整個(gè)過程由動(dòng)能定理列方程 mg 2h f1 f2 0 解得 A項(xiàng)正確 考點(diǎn)3應(yīng)用動(dòng)能定理解決力學(xué)綜合問題 1 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的基本思路 2 應(yīng)用動(dòng)能定理解答力學(xué)綜合問題時(shí)應(yīng)注意的幾點(diǎn) 1 克服阻力做的功W表示阻力所做負(fù)功的大小 在應(yīng)用動(dòng)能定理列方程時(shí) 應(yīng)注意W前面的符號(hào) 2 在選取所研究的過程時(shí) 初 末狀態(tài)的速度大小應(yīng)便于確定 或?yàn)轭}中待求 3 注意挖掘題目的隱含條件 例 2018江西上饒六校一聯(lián) 如圖所示 質(zhì)量m 3kg的小物塊以初速度v0 4m s水平向右拋出 恰好從A點(diǎn)沿著圓弧的切線方向進(jìn)入圓弧軌道 圓弧軌道的半徑為R 3 75m B點(diǎn)是圓弧軌道的最低點(diǎn) 圓弧軌道與水平軌道BD平滑連接 A與圓心O的連線與豎直方向成37 角 MN是一段粗糙的水平軌道 小物塊與MN間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 1 軌道其他部分光滑 最右側(cè)是一個(gè)半徑為r 0 4m的半圓軌道 C點(diǎn)是圓弧軌道的最高點(diǎn) 半圓軌道與水平軌道BD在D點(diǎn)平滑連接 已知重力加速度g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求小物塊的拋出點(diǎn)離A點(diǎn)的高度h 2 若MN的長(zhǎng)度為L(zhǎng) 6m 求小物塊通過C點(diǎn)時(shí)所受軌道的彈力FN 3 若小物塊恰好能通過C點(diǎn) 求MN的長(zhǎng)度L 1 2018重慶江津七校聯(lián)考 11 泥石流是在雨季由于暴雨 洪水將含有沙石且松軟的土質(zhì)山體經(jīng)飽和稀釋后形成的洪流 泥石流流動(dòng)的全過程雖然只有很短時(shí)間 但由于其高速前進(jìn) 具有強(qiáng)大的能量 因而破壞性極大 某課題小組對(duì)泥石流的威力進(jìn)行了模擬研究 他們?cè)O(shè)計(jì)了如下的模型 如圖甲所示 在水平地面上放置一個(gè)質(zhì)量為m 4kg的物體 讓其在隨位移均勻減小的水平推力作用下運(yùn)動(dòng) 推力F隨位移變化的情況如圖乙所示 已知物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù) 0 5 g 10m s2 則 甲乙 1 物體在運(yùn)動(dòng)過程中的最大加速度為多少 2 在距出發(fā)點(diǎn)多遠(yuǎn)處 物體的速度達(dá)到最大 3 物體在水平地面上運(yùn)動(dòng)的最大位移是多少 2 2018四川南充模擬 如圖所示 半徑為R 1m 內(nèi)徑很小的粗糙半圓管豎直放置 一直徑略小于半圓管內(nèi)徑 質(zhì)量為m 1kg的小球 在水平恒力F N的作用下由靜止沿光滑水平面從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn) A B間的距離x m 當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)撤去外力F 小球經(jīng)半圓管道運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)C 此時(shí)球?qū)ν廛壍膲毫N 2 6mg 然后垂直打在傾角為 45 的斜面上的D點(diǎn) g 10m s2 求 1 小球在B點(diǎn)時(shí)的速度的大小 2 小球在C點(diǎn)時(shí)的速度的大小 3 小球由B到C的過程中克服摩擦力做的功 4 D點(diǎn)距地面的高度 答案 1 10m s 2 6m s 3 12J 4 0 2m 解析 1 小球從A到B過程 由動(dòng)能定理得Fx m 0解得vB 10m s 2 在C點(diǎn) 由牛頓第二定律得mg FN m又據(jù)題有FN 2 6mg解得vC 6m s 3 由B到C的過程 由動(dòng)能定理得 mg 2R Wf m m 解得克服摩擦力做的功Wf 12J 4 設(shè)小球從C點(diǎn)到打在斜面上經(jīng)歷的時(shí)間為t D點(diǎn)距地面的高度為h 則在豎直方向上有2R h gt2由小球垂直打在斜面上可知 tan45 聯(lián)立解得h 0 2m 方法技巧應(yīng)用動(dòng)能定理解題要注意 兩狀態(tài) 一過程 1 應(yīng)用動(dòng)能定理解題的要點(diǎn)是 兩狀態(tài) 一過程 即研究對(duì)象的始 末狀態(tài)和研究過程 關(guān)注這一過程的位置變化 受力變化及外力做功等信息 有些力在運(yùn)動(dòng)過程中不是始終存在的 若在物體的運(yùn)動(dòng)過程中包含多個(gè)物理過程 物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 受力情況等均發(fā)生變化 則在考慮外力做功時(shí) 必須根據(jù)不同情況分別對(duì)待 2 對(duì)于多過程的運(yùn)動(dòng) 需要明確多個(gè)位置的速度或動(dòng)能 既可分段研究 也可全過程研究 但要注意 狀態(tài) 與 過程 的對(duì)應(yīng)關(guān)系 1 2018課標(biāo) 14 6分 如圖 某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱 使它從靜止開始沿粗糙水平路面運(yùn)動(dòng)至具有某一速度 木箱獲得的動(dòng)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本題考查動(dòng)能定理 由動(dòng)能定理可知W拉 Wf Ek 0 因此 Ek W拉 故A正確 B錯(cuò)誤 Ek可能大于 等于或小于Wf 選項(xiàng)C D錯(cuò)誤 2 2018課標(biāo) 19 6分 多選 地下礦井中的礦石裝在礦車中 用電機(jī)通過豎井運(yùn)送到地面 某豎井中礦車提升的速度大小v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示 其中圖線 分別描述兩次不同的提升過程 它們變速階段加速度的大小都相同 兩次提升的高度相同 提升的質(zhì)量相等 不考慮摩擦阻力和空氣阻力 對(duì)于第 次和第 次提升過程 A 礦車上升所用的時(shí)間之比為4 5B 電機(jī)的最大牽引力之比為2 1C 電機(jī)輸出的最大功率之比為2 1D 電機(jī)所做的功之比為4 5 答案AC在v t圖像中 圖線的斜率表示物體運(yùn)動(dòng)的加速度 而兩次提升過程變速階段加速度的大小都相同 即在v t圖像中 它們變速階段對(duì)應(yīng)的圖線要么重合 要么平行 由圖中幾何關(guān)系可得 第 次所用時(shí)間t t0 即礦車上升所用時(shí)間之比為4 5 選項(xiàng)A正確 對(duì)礦車受力分析可知 當(dāng)?shù)V車向上做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí) 電機(jī)的牽引力最大 即F mg ma 得F mg ma 即最大牽引力之比為1 1 選項(xiàng)B錯(cuò)誤 在第 次提升過程中 電機(jī)輸出的最大功率P1 mg ma v0 在第 次提升過程中 電機(jī)輸出的最大功率P2 mg ma v0 即 選項(xiàng)C正確 對(duì) 兩次提升過程 由動(dòng)能定理可知W mgh 0 即 選項(xiàng)D錯(cuò)誤 3 2017課標(biāo) 14 6分 如圖 一光滑大圓環(huán)固定在桌面上 環(huán)面位于豎直平面內(nèi) 在大圓環(huán)上套著一個(gè)小環(huán) 小環(huán)由大圓環(huán)的最高點(diǎn)從靜止開始下滑 在小環(huán)下滑的過程中 大圓環(huán)對(duì)它的作用力 A 一直不做功B 一直做正功C 始終指向大圓環(huán)圓心D 始終背離大圓環(huán)圓心 答案A本題考查功 圓周運(yùn)動(dòng) 考查學(xué)生的理解能力 推理能力 大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力總是沿大圓環(huán)半徑方向 與速度方向垂直 故大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力不做功 選項(xiàng)A正確 B錯(cuò)誤 開始時(shí)大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力方向背離大圓環(huán)圓心 一段時(shí)間后作用力方向指向大圓環(huán)圓心 故選項(xiàng)C D錯(cuò)誤 4 2016課標(biāo) 20 6分 多選 如圖 一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面 在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)P 它在容器內(nèi)壁由靜止下滑到最低點(diǎn)的過程中 克服摩擦力做的功為W 重力加速度大小為g 設(shè)質(zhì)點(diǎn)P在最低點(diǎn)時(shí) 向心加速度的大小為a 容器對(duì)它的支持力大小為N 則 答案AC由動(dòng)能定理知 在P從最高點(diǎn)下滑到最低點(diǎn)的過程中mgR W mv2 在最低點(diǎn)的向心加速度a 聯(lián)立得a 選項(xiàng)A正確 在最低點(diǎn)時(shí)有N mg ma 所以N 選項(xiàng)C正確 5 2017課標(biāo) 24 12分 為提高冰球運(yùn)動(dòng)員的加速能力 教練員在冰面上與起跑線相距s0和s1 s1 s0 處分別放置一個(gè)擋板和一面小旗 如圖所示 訓(xùn)練時(shí) 讓運(yùn)動(dòng)員和冰球都位于起跑線上 教練員將冰球以初速度v0擊出 使冰球在冰面上沿垂直于起跑線的方向滑向擋板 冰球被擊出的同時(shí) 運(yùn)動(dòng)員垂直于起跑線從靜止出發(fā)滑向小旗 訓(xùn)練要求當(dāng)冰球到達(dá)擋板時(shí) 運(yùn)動(dòng)員至少到達(dá)小旗處 假定運(yùn)動(dòng)員在滑行過程中做勻加速運(yùn)動(dòng) 冰球到達(dá)擋板時(shí)的速度為v1 重力加速度大小為g 答案 1 2 求 1 冰球與冰面之間的動(dòng)摩擦因數(shù) 2 滿足訓(xùn)練要求的運(yùn)動(dòng)員的最小加速度