2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第五章 機(jī)械能 第1講 功和功率 教科版.doc
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第五章 機(jī)械能 第1講 功和功率 教科版 高考目標(biāo) 復(fù)習(xí)指導(dǎo) 功和功率Ⅱ 1.考情分析：高考對(duì)本章知識(shí)點(diǎn)考查頻率最高的是動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律．有單獨(dú)考查，多以與其他知識(shí)綜合考查，有選擇題，也有計(jì)算題． 2.高考熱點(diǎn)： (1)功和功率的理解與計(jì)算． (2)動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律常結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律、平拋運(yùn)動(dòng)、圓周運(yùn)動(dòng)以及電磁學(xué)知識(shí)進(jìn)行考查． (3)動(dòng)能定理及能量守恒定律與生產(chǎn)、生活、科技相結(jié)合進(jìn)行綜合考查. 動(dòng)能和動(dòng)能定理Ⅱ 重力做功與重力勢(shì)能 Ⅱ 功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用Ⅱ 實(shí)驗(yàn)五：探究動(dòng)能定理 實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 第1講 功和功率 一、功 1．做功的兩個(gè)不可缺少的因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移． 2．功的大小 (1)公式：W＝Flcos α(α為力和位移的夾角) (2)功的正負(fù) 夾角 功的正負(fù) 物理意義 0≤α<90 W>0 力對(duì)物體做正功 90<α≤180 W<0 力對(duì)物體做負(fù)功，或者說物體克服這個(gè)力做了功 α＝90 W＝0 力對(duì)物體不做功 功是標(biāo)量，正功表示對(duì)物體做功的力是動(dòng)力；負(fù)功表示對(duì)物體做功的力是阻力，功的正負(fù)不表示功的大?。? 二、功率 1．定義：功與完成功所用時(shí)間的比值． 2．物理意義：描述力對(duì)物體做功的快慢． 3．公式 (1)P＝，P為時(shí)間t內(nèi)的平均功率． (2)P＝Fvcos α(α為F與v的夾角) ①v為平均速度，則P為平均功率； ②v為瞬時(shí)速度，則P為瞬時(shí)功率． 4．額定功率和實(shí)際功率 名稱 意義 二者聯(lián)系 額定功率 動(dòng)力機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間正常工作時(shí)的最大輸出功率 實(shí)際功率可以小于或等于額定功率，實(shí)際功率長(zhǎng)時(shí)間大于額定功率時(shí)會(huì)損壞機(jī)械 實(shí)際功率 動(dòng)力機(jī)械實(shí)際工作時(shí)的輸出功率 1．關(guān)于功率公式P＝和P＝Fv的說法正確的是( ) A．由P＝知，只要知道W和t就可求出任意時(shí)刻的功率 B．由P＝Fv只能求某一時(shí)刻的瞬時(shí)功率 C．從P＝Fv知汽車的功率與它的速度成正比 D．從P＝Fv知當(dāng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率一定時(shí)，牽引力與速度成反比 解析：P＝是對(duì)應(yīng)一段時(shí)間內(nèi)的功率，是平均功率，在P＝Fv中，若v為平均速度，則P為平均功率．若v為瞬時(shí)速度，則P為瞬時(shí)功率．當(dāng)P一定時(shí)，F(xiàn)與v成反比． 答案：D 2．如圖所示，人站在電動(dòng)扶梯的水平臺(tái)階上，假定人與扶梯一起沿斜面勻加速上升，在這個(gè)過程中人腳所受的靜摩擦力( ) A．等于零，對(duì)人不做功 B．水平向左，對(duì)人不做功 C．水平向右，對(duì)人做正功 D．沿斜面向上，對(duì)人做正功 解析：人受水平向右的靜摩擦力，該力與人的水平位移方向相同，故該力對(duì)人做正功． 答案：C 3．如圖所示，力F大小相等，物體沿水平面運(yùn)動(dòng)的位移x也相同，則F做功最小的是( ) 答案：D 4．物體受到兩個(gè)互相垂直的作用力F1、F2而運(yùn)動(dòng)，已知力F1做功6 J，物體克服力F2做功8 J，則力F1、F2的合力對(duì)物體做功( ) A．14 J B．10 J C．2 J D．－2 J 解析：合力對(duì)物體所做的功等于各個(gè)力做功的代數(shù)和．F1對(duì)物體做功6 J，物體克服F2做功8 J即F2對(duì)物體做功為－8 J，因而F1、F2的合力對(duì)物體做功為6 J－8 J＝－2 J，因而選項(xiàng)D正確． 答案：D 5．自由下落的物體，在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)重力的平均功率之比為( ) A．1∶1∶1 B．1∶2∶3 C．1∶3∶5 D．1∶4∶9 解析：做自由落體運(yùn)動(dòng)的物體，第1 s末、2 s末、3 s末的速度分別為v1＝gt1＝g，v2＝gt2＝2g，v3＝gt3＝3g，則第1 s、2 s、3 s內(nèi)重力的平均功率分別為1＝mg＝mg2，2＝mg＝mg2，3＝mg＝mg2，所以P1∶P2∶P3＝1∶3∶5，故C選項(xiàng)正確． 答案：C 如圖所示，質(zhì)量為m的物體靜止在傾角為θ的斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，現(xiàn)使斜面水平向左勻速移動(dòng)距離l. (1)摩擦力對(duì)物體做的功為(物體與斜面相對(duì)靜止)( ) A．0 B．μmglcos θ C．－mglsin θcos θ D．mglsin θcos θ (2)斜面對(duì)物體的彈力做的功為( ) A．0 B．mglsin θcos2 θ C．－mglcos2 θ D．mglsin θcos θ (3)重力對(duì)物體做的功為( ) A．0 B．mgl C．mgltan θ D．mglcos θ (4)斜面對(duì)物體做的功是多少？各力對(duì)物體所做的總功是多少？ 解析：對(duì)物體進(jìn)行受力分析如圖所示，物體m受到重力mg、摩擦力Ff和支持力FN的作用，物體有沿斜面下滑的趨勢(shì)，F(xiàn)f為靜摩擦力，位移l的方向與速度v的方向相同．據(jù)物體的平衡條件有Ff＝mgsin θ，F(xiàn)N＝mgcos θ.由功的計(jì)算公式W＝Flcos α有： (1)摩擦力Ff對(duì)物體做功 Wf＝Fflcos(180－θ)＝－mglsinθcos θ，故C對(duì)． (2)彈力FN對(duì)物體做功 WN＝FNlcos(90－θ)＝mglsin θcos θ，故D對(duì)． (3)重力G做功WG＝mglcos 90＝0，故A對(duì)． (4)斜面對(duì)物體的作用力即FN和Ff的合力，方向豎直向上，大小等于mg(物體處于平衡狀態(tài))，則W斜＝F合lcos 90＝mglcos 90＝0.各力對(duì)物體所做的總功是求各力做功的代數(shù)和，即W總＝Wf＋WN＋WG＝0. 答案：(1)C (2)D (3)A (4)0 0 1.功的正負(fù)的判斷方法 (1)恒力做功的判斷：若物體做直線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)力與位移的夾角來判斷． (2)曲線運(yùn)動(dòng)中功的判斷：若物體做曲線運(yùn)動(dòng)，依據(jù)F與v的方向夾角來判斷．當(dāng)0≤α<90，力對(duì)物體做正功；90<α≤180，力對(duì)物體做負(fù)功；α＝90，力對(duì)物體不做功． (3)依據(jù)能量變化來判斷：根據(jù)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，若有能量轉(zhuǎn)化，則必有力對(duì)物體做功．此法常用于判斷兩個(gè)相聯(lián)系的物體之間的相互作用力做功的判斷． 2．恒力做功的計(jì)算方法 1－1：一根木棒沿水平桌面從A運(yùn)動(dòng)到B，如圖所示，若棒與桌面間的摩擦力大小為Ff，則棒對(duì)桌面的摩擦力和桌面對(duì)棒的摩擦力做功各為( ) A．－Ffx，－Ffx B．Ffx，－Ffx C．0，－Ffx D．－Ffx,0 解析：做功的兩個(gè)必要條件是：力和在力的方向上的位移，也就是說，只有力或只有位移，是不符合做功條件的，故A、B錯(cuò)誤；若物體發(fā)生位移的同時(shí)也受力的作用，當(dāng)力與位移垂直時(shí)，此力并不做功，故C對(duì)、D錯(cuò)． 答案：C (xx海南卷)一質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上，從t＝0時(shí)起，第1秒內(nèi)受到2 N的水平外力作用，第2秒內(nèi)受到同方向的1 N的外力作用．下列判斷正確的是( ) A．0～2 s內(nèi)外力的平均功率是 W B．第2秒內(nèi)外力所做的功是 J C．第2秒末外力的瞬時(shí)功率最大 D．第1秒內(nèi)與第2秒內(nèi)質(zhì)點(diǎn)動(dòng)能增加量的比值是 解析：根據(jù)牛頓第二定律得，物體在第1 s內(nèi)的加速度a1＝＝2 m/s2，在第2 s內(nèi)的加速度a2＝＝ m/s2＝1 m/s2；第1 s末的速度v1＝a1t＝2 m/s，第2 s末的速度v2＝v1＋a2t＝3 m/s；0～2 s內(nèi)外力做的功W＝mv＝ J，功率P＝＝ W，故A正確．第2 s內(nèi)外力所做的功W2＝mv－mv＝(132－122)J＝J，故B錯(cuò)誤．第1 s末的瞬時(shí)功率P1＝F1v1＝4 W．第2 s末的瞬時(shí)功率P2＝F2v2＝3 W，故C錯(cuò)誤．第1 s內(nèi)動(dòng)能的增加量ΔEk1＝mv＝2 J，第2 s內(nèi)動(dòng)能的增加量ΔEk2＝W2＝ J，所以＝，故D正確． 答案：AD 計(jì)算功率的基本思路 1．首先判斷待求的功率是瞬時(shí)功率還是平均功率． 2．(1)平均功率的計(jì)算方法 ①利用＝；②利用＝Fcos α. (2)瞬時(shí)功率的計(jì)算方法 P＝Fvcos α，v是t時(shí)刻的瞬時(shí)速度． 2－1：如圖所示，將質(zhì)量為m的小球以初速度v0從A點(diǎn)水平拋出，正好垂直于斜面落在斜面上B點(diǎn)．已知斜面的傾角為α. (1)小球落到斜面上B點(diǎn)時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率是多少？ (2)小球從A到B過程中重力做功的平均功率是多少？ 解析：(1)將小球落在斜面上時(shí)的速度進(jìn)行正交分解，如圖所示． 小球在豎直方向上的分速度為vy＝v0cot α， 所以，小球落到斜面上B點(diǎn)時(shí)重力做功的瞬時(shí)功率為 P＝mgvy＝mgv0cot α. (2)小球從A到B過程中重力做功的平均功率為 ＝mgy＝mg(0＋vy)＝mgv0cot α. 答案：(1)mgv0cot α (2)mgv0cot α 機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式 額定功率是80 kW的無軌電車，其最大速度是72 km/h，質(zhì)量是2 t，如果它從靜止先以2 m/s2的加速度勻加速開出，阻力大小一定，則( ) (1)電車勻加速運(yùn)動(dòng)行駛能維持多少時(shí)間？ (2)又知電車從靜止駛出到增至最大速度共經(jīng)歷了21 s，在此過程中，電車通過的位移是多少？ 解析： Ff＝ 代入數(shù)據(jù)解得Ff＝4103 N 由牛頓第二定律有F－Ff＝ma 解得F牽＝8103 N 勻加速末速度vt＝＝10 m/s 勻加速持續(xù)時(shí)間t1＝＝5 s 勻加速過程的位移x1＝at＝25 m 從車速vt加速到vm由動(dòng)能定理有 P0(t－t1)－Ffx2＝mvm2－mv 解得x2＝245 m 總位移x＝x1＋x2＝270 m. 答案：(1)5 s (2)270 m 三個(gè)重要關(guān)系式 (1)無論哪種運(yùn)行過程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即vm＝＝(式中Fmin為最小牽引力，其值等于阻力Ff)． (2)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程中，勻加速過程結(jié)束時(shí)，功率最大，速度不是最大，即v＝下載提示(請(qǐng)認(rèn)真閱讀)
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