资源描述
考 纲 要 求考 情 分 析功和功率1.命题规律近几年高考对该部分内容既有单独考查，也有与牛顿运动定律、曲线运动、电磁学等内容相结合的综合考查，对该部分内容单独考查的题目多为选择题。2.考查热点将该部分内容与其他知识综合，与实际生产、生活和现代科技相结合进行命题的趋势较强，在复习中应侧重对基础知识的理解和应用。动能和动能定理重力做功与重力势能功能关系、机械能守恒定律及其应用实验五：探究动能定理实验六：验证机械能守恒定律第27课时功和功率(双基落实课)点点通(一)功的理解和正负判断1做功两因素：力和物体在力的方向上发生的位移。2公式：WFlcos 。(1)是力与位移方向之间的夹角，l是物体对地的位移。(2)该公式只适用于恒力做功。3功的正负的判断方法恒力的功依据力与位移方向的夹角来判断曲线运动中的功依据力与速度方向的夹角来判断，当090时，力对物体做正功；当90gtan 时，摩擦力沿斜面向下，摩擦力与位移夹角小于90，则做正功；当aB解析：选DA、B落地时的速度大小相同，方向不同，选项A错误；因B落地时竖直速度较大，由Pmgv竖可知，PBPA，选项B错误；重力做功取决于竖直方向上的高度差，故重力对A、B做的功均为mgh，选项C错误；因B从被抛出到落地所用时间较长，故AB，选项D正确。2.如图所示，一长为L的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m的小球。一水平向右的拉力F作用于杆的中点，使杆以角速度匀速转动，当杆与水平方向成60角时，拉力的功率为()AmgL B.mgLC.mgL D.mgL解析：选C由能量的转化与守恒可知：拉力的功率等于小球克服重力做功的功率，即PFPGmgvymgvcos 60mgL，故C正确。3.(多选)(2019南昌模拟)质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t0时刻开始受到水平力的作用。水平力的大小F与时间t的关系如图所示，水平力的方向保持不变，下列说法正确的是()A3t0时刻水平力的瞬时功率为B3t0时刻水平力的瞬时功率为C在03t0时间内，水平力的平均功率为D在03t0时间内，水平力的平均功率为解析：选BD根据题图可知，在02t0时间内的加速度a1，2t0时刻的速度v2a12t0t0,02t0时间内位移x12t0t02，故02t0时间内水平力做的功W1F0x1t02；在2t03t0时间内的加速度a2，3t0时刻的速度v3v2a2t0t0，故3t0时刻水平力的瞬时功率P33F0v3，在2t03t0时间内位移x2t0，故2t03t0时间内水平力做的功W23F0x2，因此在03t0时间内水平力的平均功率P，故B、D正确。 融会贯通求解功率时应注意的问题(1)首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率。(2)平均功率与一段时间(或过程)相对应，计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的平均功率。(3)瞬时功率计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)的功率。点点通(四)机车启动问题1以恒定功率启动的运动过程分析2以恒定加速度启动的运动过程分析3两类启动的图像比较小题练通1质量为m的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P，且行驶过程中受到的摩擦阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v，那么当汽车的速度为时，汽车的瞬时加速度的大小为()A. B.C. D.解析：选C当汽车牵引力等于阻力时，速度最大，则阻力Ff，当速度为时，牵引力F，由牛顿第二定律得FFfma，解得a，选项C正确。2.(2019广西检测)一辆汽车在平直的公路上以某一初速度运动，运动过程中保持恒定的牵引功率，其加速度a和速度的倒数图像如图所示。若已知汽车的质量，则根据图像所给的信息，不能求出的物理量是()A汽车的功率B汽车行驶的最大速度C汽车所受到的阻力D汽车运动到最大速度所需的时间解析：选D由牛顿第二定律得FFfma，PFv可得：a，对应题图图线可知，|k|40 m2s3，已知汽车的质量，故可求出汽车的功率P，由a0时0.05 m1s，可得汽车行驶的最大速度为vm20 m/s，再由vm，可求出汽车受到的阻力Ff，但无法求出汽车运动到最大速度的时间。故D不能求出。3在港珠澳大桥6.7千米海底隧道的两端各建有一个人工岛，两人工岛及隧道路面可简化成如图所示，各部分的长度已在图中标出，其中倾斜路面与水平路面之间有一小段圆弧连接，重力加速度为g。(1)假设汽车在倾斜路面上运动所受阻力和在水平路面上运动所受阻力相等。若汽车关闭发动机后刚好能够从左侧倾斜路面向下匀速运动，求汽车关闭发动机以速度v0从左侧倾斜路面的最高点向下运动后，能够在水平路面上运动的距离s(sL2)；(2)已知质量为m、额定功率为P的汽车在水平路面上行驶的最大速度为vm1，若汽车在水平路面上以加速度a匀加速启动，求汽车做匀加速运动的时间；(3)已知质量为m、额定功率为P的汽车在图中右侧倾斜路面上向上行驶的最大速度为vm2，求汽车以额定功率在右侧倾斜路面上向上行驶速度为v1(v1vm2)时的加速度大小。解析：(1)设左侧倾斜路面与水平路面的夹角为，由共点力的平衡条件可得汽车在左侧倾斜路面上运动所受的阻力大小f1mgsin ，sin 汽车运动到水平路面时速度为v0，由动能定理得f1s0mv02，联立解得s。(2)汽车启动过程中达到最大速度vm1时，牵引力等于阻力，则Pf2vm1，解得阻力f2；设在匀加速启动过程中，汽车做匀加速运动的牵引力为F、达到额定功率时的速度为v、时间为t，则PFv，vat，Ff2ma联立解得t。(3)由PF阻vm2(F阻包含重力沿斜面向下的分力)解得阻力F阻当汽车速度为v1时牵引力F1由牛顿第二定律有F1F阻ma1联立解得a1。答案：(1)(2)(3)融会贯通(1)无论哪种启动过程，汽车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm(式中Fmin为最小牵引力，其值等于阻力F阻)。(2)汽车以恒定加速度启动的运动过程中，匀加速过程结束时，功率最大，但速度不是最大，vvm。(3)汽车启动问题常用动能定理解决，PtF阻xEk，只有以恒定加速度启动刚开始的一段时间可以利用匀变速直线运动公式。1力对物体是否做功，关键看力与物体的位移方向间的夹角，只要夹角不等于90 就做功。2斜面对物体的支持力垂直于斜面，但不一定垂直于物体的位移，故斜面对物体的支持力可能做功。3作用力与反作用力等大反向，而作用力与反作用力做的功并不一定一正一负、大小相等，实际上二者没有必然联系。4瞬时功率PFvcos ，而发动机牵引力的功率PFv，因为汽车的牵引力方向与汽车运动方向相同，cos 1。5汽车匀加速启动过程的末速度一定小于汽车所能达到的最大速度。 课堂综合训练1.(2019白银模拟)如图所示，小物块甲从竖直固定的光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R，圆弧底端切线水平。小物块乙从高为R的光滑斜面顶端由静止滑下。下列判断正确的是()A两物块到达底端时速度相同B两物块运动到底端的过程中重力做功相同C两物块到达底端时动能相同D两物块到达底端时，重力对乙做功的瞬时功率大于重力对甲做功的瞬时功率解析：选D两物块下落的高度相同，根据动能定理，有mgRmv2，解得v，可知两物块到达底端时的速度大小相等，但方向不同，A错误；两物块的质量大小关系不确定，故无法判断两物块运动到底端时重力做的功及动能是否相同，B、C错误；在底端时，重力对甲做功的瞬时功率为零，重力对乙做功的瞬时功率大于零，D正确。2.某物体在变力F作用下沿水平方向做直线运动，物体的质量m10 kg，F随物体的坐标x的变化情况如图所示。若物体从坐标原点由静止出发，不计一切摩擦。借鉴教科书中学习直线运动时，由v t图像求位移的方法，结合其他所学知识，根据如图所示的Fx图像，可求出物体运动到x16 m时的速度大小为()A3 m/s B4 m/sC2 m/s D. m/s解析：选C力F在运动过程中所做的总功WF(48)10 J10(1612)J40 J，由动能定理得WFmv20，解得物体运动到x16 m 处的速度大小为v2 m/s，C正确。3.用水平力F拉着一物体在水平面上做匀速直线运动，某时刻将力F随时间均匀减小，物体所受的摩擦力随时间的变化如图中实线所示，下列说法中正确的是()AF做功的功率是从t1时刻开始减小的，t2时刻F做功的功率刚好变为零BF做功的功率是从t1时刻开始减小的，t3时刻F做功的功率刚好变为零CF做功的功率是从t2时刻开始减小的，并且在t2时刻直接变为零DF做功的功率是从t2时刻开始减小的，t3时刻F做功的功率刚好变为零解析：选A 由题图可知，在t2时刻，物体所受摩擦力发生突变，显然是由原先的滑动摩擦力突变为静摩擦力，因此，从t2时刻起，物体开始处于静止状态，由功率PFv可知，t2时刻F做功的功率刚好变为零，故选项B、D错误；由题图可知，物体受到的滑动摩擦力为f，开始时物体做匀速直线运动，可知此时Ff，即F的最大值为f，t2t3时间内，物体处于静止状态，可知FFf，因为F均匀减小，结合题图可知F在t1时刻开始减小；即F做功的功率从t1时刻开始减小，故选项A正确，C错误。4一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物，当重物的速度为v1时，起重机的功率达到最大值P，以后起重机保持该功率不变，继续提升重物，直到以最大速度v2匀速上升，重物上升的高度为h。则整个过程中，下列说法正确的是()A钢绳的最大拉力为B钢绳的最大拉力为mgC重物做匀加速运动的末速度为D重物做匀加速运动的加速度为g解析：选D重物向上加速过程处于超重状态，钢绳拉力大于mg，匀速运动阶段钢绳的拉力为mg，故A、B错误；重物匀加速运动的末速度不是运动的最大速度，此时钢绳对重物的拉力大于mg，故其速度小于，故C错误；重物匀加速运动的末速度为v1，此时的拉力为F，由牛顿第二定律得：ag，故D正确。5汽车质量为m, 输出功率恒为P, 沿平直公路前进距离x的过程中， 其速度由v1增至最大速度v2，假设汽车在运动过程中所受阻力恒定， 则汽车通过距离x所用的时间为多少？解析：牵引力做功W等于汽车增加的动能Ek与克服摩擦力所做的功Wf之和即WEkWf其中Ekmv22mv12速度达到最大值v2时，牵引力等于摩擦力Ff由PFv2Ffv2得：Ff克服摩擦力所做的功： WfFfxWmv22mv12由于汽车以恒定功率P行驶，WPt所以经历的时间t。答案：
展开阅读全文