高考物理二轮复习 专题2 第1课 功、功率、能量课件.ppt

第1课功 功率 能量 题型一 功 功率 例1 2015 西安模拟 质量为m 2kg的物体沿水平面向右做直线运动 t 0时刻受到一个水平向左的恒力F 如图甲所示 此后物体的vt图象如图乙所示 取水平向右为正方向 g取10m s2 则 A 物体与水平面间的动摩擦因数为 0 5B 10s末恒力F的瞬时功率为6WC 10s末物体在计时起点左侧2m处D 10s内物体克服摩擦力做功34J 解析 由题图乙知前后两段时间内物体加速度的大小分别为a1 2m s2 a2 1m s2 由牛顿第二定律知F mg ma1 F mg ma2 联立得F 3N 0 05 A错误 10s末恒力F的瞬时功率为P Fv 18W B错误 由速度图象与坐标轴所围面积的物理意义知 10s内物体的位移x 2m 即在计时起点左侧2m处 C正确 10s内物体的路程为s 34m 即10s内物体克服摩擦力所做的功W mgs 0 05 2 10 34J 34J D正确 答案 CD 方法点拨 关于功 功率应注意的三个问题 1 功的公式W Fl和W Flcos 仅适用于恒力做功的情况 2 变力做功的求解要注意对问题的正确转化 如将变力转化为恒力 也可应用动能定理等方法求解 3 对于功率的计算 应注意区分公式P 和公式P Fv 前式侧重于平均功率的计算 而后式侧重于瞬时功率的计算 变式训练1 如图所示 分别用恒力F1 F2先后使质量为m的物体由静止开始沿同一粗糙的固定斜面从底端运动至顶端 两次所用时间相同 第一次力F1沿斜面向上 第二次力F2沿水平方向向左 则两个过程 B A 摩擦力做的功相同B 全过程重力的功率相同C F1做的功与F2做的功相同D 到达顶端F1的功率比F2的功率大 题型二 机车启动问题 例2 2015 新课标 一汽车在平直公路上行驶 从某时刻开始计时 发动机的功率P随时间t的变化如图所示 假定汽车所受阻力的大小f恒定不变 下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图象中 可能正确的是 解析 由图可知 汽车先以恒定功率P1起动 所以刚开始做加速度减小的加速度运动 后以更大功率P2运动 所以再次做加速度减小的加速运动 故A正确 B C D错误 答案 A 方法点拨 解决机车启动问题时的四点注意 1 分清是匀加速启动还是恒定功率启动 2 匀加速启动过程中 机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 以额定功率启动的过程中 机车做加速度减小的加速运动 速度最大值等于 牵引力是变力 牵引力做的功W Pt 4 无论哪种启动方式 最后达到最大速度时 均满足P Ffvm P为机车的额定功率 变式训练2 在平直的马路上 质量为1 0 103kg的汽车 发动机的额定功率为6 0 104W 汽车开始由静止以a 1m s2的加速度做匀加速运动 运动中所受摩擦阻力大小恒为2000N 当汽车达到额定功率后 保持功率不变 1 求汽车做匀加速运动的时间t1 2 求汽车所能达到的最大速率vmax 3 若汽车由静止到发生位移s 1000m前已达到最大速率 则汽车发生该1000m位移需要多长时间 题型三 动能定理 例3 2015 新课标 如图 一半径为R 粗糙程度处相同的半圆形轨道如图放置 三点POQ水平 一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落 恰好从P点进入轨道 质点滑到轨道最低点N时 对轨道的压力为4mg g为重力加速度的大小 用W表示质点从P运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功 则 方法点拨 应用动能定理解题应注意的三点 1 动能定理往往用于单个物体的运动过程 由于不牵扯加速度及时间 比动力学研究方法要简捷 2 动能定理表达式是一个标量式 在某个方向上应用动能定理是没有依据的 3 物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程 如加速 减速的过程 此时可以分段考虑 也可以对全过程考虑 但如能对整个过程利用动能定理列式 则使问题简化 题型四 动能定理 机械能守恒定律与平抛运动 圆周运动的综合 例4如图 光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点衔接 导轨半径为R 一个质量为m的物块静止在A处压缩弹簧 在弹力的作用下获得向右的初速度 当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍 之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C点 求 1 弹簧对物块的弹力做的功 2 物块从B至C克服阻力做的功 3 物块离开C点后落回水平面时动能的大小 思路分析 本题考查动能定理的综合应用 物块的运动可分为以下四个阶段 弹簧弹力做功阶段 离开弹簧后在AB段的匀速直线运动阶段 从B到C所进行的变速圆周运动阶段 离开C点后进行的平抛运动阶段 弹簧弹力是变化的 求弹簧弹力的功可根据等效代替 在弹力作用下物块获得的机械能 即到达B点的动能求解 物块从B至C克服阻力做的功也是变力 同样只能根据B点和C点两点的机械能之差判断 因此求出物块在B点和C点的动能是关键 可根据题设条件 进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍 恰能到达C点 求出EkB EkC 方法点拨 本题为 一体多段 的物理模型 由于有的力不是始终存在的 受力分析是解答本题的基础 挖掘题给或隐含条件 运用牛顿第二定律确定速度是关键 再者 由于所求的功为变力所做的功 故采用 隔段法 运用动能定理并借助 动能等效代替功 是解答这类题的基本思路 变式训练4 2015 广东高考 如图所示 一条带有圆轨道的长轨道水平固定 圆轨道竖直 底端分别与两侧的直轨道相切 半径R 0 5m 物块A以v0 6m s的速度滑入圆轨道 滑过最高点Q 再沿圆轨道滑出后 与直轨道上P处静止的物块B碰撞 碰后粘在一起运动 P点左侧轨道光滑 右侧轨道呈粗糙段 光滑段交替排列 每段长度都为L 0 1m 物块与各粗糙段间的动摩擦因数都为 0 1 A B的质量均为m 1kg 重力加速度g取10m s2 A B视为质点 碰撞时间极短 1 求A滑过Q点时的速度大小v和受到的弹力大小F 2 碰后AB最终停止在第k个粗糙段上 求k的数值 3 碰后AB滑至第n个 n k 光滑段上的速度vn与n的关系式 题型五 动能定理与电磁学的综合 1 求D M之间的距离x0 2 上述过程中 小环第一次通过与O等高的A点时 求弯杆对小环作用力的大小 3 若小环与PQ间动摩擦因数为 设最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等 现将小环移至M点右侧5R处由静止开始释放 求小球在整个运动过程中克服摩擦力所做的功 变式训练5 如图 ABCD为固定在竖直平面内的轨道 AB段光滑水平 BC段为光滑圆弧 对应的圆心角 37 半径r 2 5m CD段平直倾斜且粗糙 各段轨道均平滑连接 倾斜轨道所在区域有电场强度大小为E 2 105N C 方向垂直于斜轨向下的匀强电场 质量m 5 10 2kg 电荷量q 1 10 6C的小物体 视为质点 被弹簧枪发射后 沿水平轨道向左滑行 在C点以速度v0 3m s冲上斜轨 以小物体通过C点时为计时起点 0 1s以后 电场强度大小不变 方向反向 已知斜轨与小物体间的动摩擦因数 0 25 设小物体的电荷量保持不变 取g 10m s2 sin37 0 6 cos37 0 8 1 求弹簧枪对小物体所做的功 2 在斜轨上小物体能到达的最高点为P 求CP的长度