江苏2019年高考物理总复习第18讲功功率讲义.docx

第18讲功功率考情剖析考查内容考纲要求考查年份考查详情能力要求功和功率14年T3选择，考查理想变压器的功率分析、推理15年T9选择，考查摩擦力做功；T14计算，综合考查合外力做功分析、推理17年T13、T14计算，考查感应电流的功率和拉力的功理解、推理弱项清单,1.对力做负功会遗漏负号；2对变力的求解存在知识盲区知识整合一、功1做功的两个要素作用在物体上的_，物体在_上发生的位移2公式：W_(1)是力与_方向之间的夹角，s为物体对地的位移(2)该公式只适用于_做功(3)功是_(标或矢)量3功的正负(1)90，力对物体做_功，或者说物体克服这个力做了功(3)90，力对物体_功二、功率1定义：功与完成这些功所用时间的_物理意义：描述力对_2公式(1)P，P为时间t内的_(2)PFvcos(为F与v的夹角)v为平均速度，则P为_v为瞬时速度，则P为_方法技巧释难答疑的金钥匙考点1判断正、负功的方法1根据力和位移方向之间的夹角判断此法常用于恒力做功的判断2根据力和速度方向之间的夹角判断此法常用于质点做曲线运动时变力做功的判断3从能的转化角度来进行判断【典型例题1】(多选)如图所示，人站在自动扶梯上不动，随扶梯向上匀速运动，下列说法中正确的是() A重力对人做负功 B摩擦力对人做正功 C支持力对人做正功 D合力对人做功为零【典型例题2】(多选)如图所示，自动卸货车始终静止在水平地面上，车厢在液压机的作用下，角逐渐增大且货物相对车厢静止的过程中，下列说法正确的是() A货物受到的摩擦力增大 B货物受到的支持力不变 C货物受到的支持力对货物做正功 D货物受到的摩擦力对货物做负功考点2功的计算1恒力做的功：直接用WFlcos计算2合外力做的功方法一：先求合外力F合，再用W合F合lcos求功(适合F合是恒力)方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3、，再应用W合W1W2W3求合外力做的功3变力做的功(1)应用动能定理求解(2)应用WPt求解，此法适用于变力的功率P不变(3)将变力做功转化为恒力做功，此法适用于力的大小不变，方向与运动方向相同或相反，或力的方向不变，大小随位移均匀变化的情况【典型例题3】(17年南通模拟)如图所示，质量为m的小球用长为L的轻绳悬挂于O点，用水平恒力F拉着小球从最低点运动到使轻绳与竖直方向成角的位置，求此过程中，各力对小球做的总功为() AFLsin BmgL(1cos) CFLsinmgL(1cos) DFLsinmgLcos1.质量为2 kg的物体，放在动摩擦因数0.1的水平面上，在水平拉力F的作用下，由静止开始运动拉力做的功W和物体发生的位移x之间的关系如图所示，g10 m/s2.下列说法中正确的是() A此物体在AB段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15 W B此物体在AB段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为6 W C此物体在AB段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为6 W D此物体在AB段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为15 W考点3功率的计算1公式P和PFv的区别P是功率的定义式，PFv是功率的计算式2平均功率的计算方法(1)利用P.(2)利用PFvcos，其中v为物体运动的平均速度3瞬时功率的计算方法(1)利用公式PFvcos，其中v为t时刻的瞬时速度(2)PFvF，其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度(3)PFvv，其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力【典型例题4】如图所示，质量为m2 kg的木块在倾角37的斜面上由静止开始下滑，木块与斜面间的动摩擦因数为0.5，已知：sin370.6，cos370.8，g取10 m/s2，则前2 s内重力的平均功率和2 s末的瞬时功率分别为() A48 W24 W B24 W48 W C24 W12 W D12 W24 W2.(多选)如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触(未连接)，弹簧水平且无形变用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止撤去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4x0.物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g.则() A撤去F后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动 B撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为g C物体做匀减速运动的时间为2 D物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为mg考点4机车的启动问题1机车的输出功率PFv，其中F为机车的牵引力，v为机车运动速度2.两种启动方式对比两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动Pt图和vt图OA段过程分析vFaa不变F不变PFv直到P额Fv1运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间t0AB段,过程分析,FF阻a0F阻,vFa运动性质,以vm做匀速直线运动,加速度减小的加速运动BC段,FF阻a0F阻，以vm做匀速直线运动3.三个重要关系式(1)无论哪种运行过程，机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)机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，速度不是最大，即vvm.(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功WPt.由动能定理：PtF阻lEk.此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小【典型例题5】(多选)质量为2103 kg的汽车由静止开始沿平直公路行驶，行驶过程中牵引力F和车速倒数的关系图象如图所示已知行驶过程中最大车速为30 m/s，设阻力恒定，则() A汽车运动过程中受到的阻力为6103 N B汽车在车速为5 m/s时，加速度为3 m/s2 C汽车在车速为15 m/s时，加速度为1 m/s2 D汽车在行驶过程中的最大功率为6104 W3.(多选)质量为2103 kg，发动机额定功率为80 kW的汽车在平直公路上行驶；若汽车所受阻力大小恒为重力的0.2倍，则下列判断中正确的有() A汽车的最大动能是4105 J B汽车以加速度2 m/s2从静止开始匀加速启动，启动后第2秒末时发动机实际功率是32 kW C若汽车保持额定功率启动，则当汽车速度为8 m/s时，其加速度为3 m/s2 D汽车以加速度2 m/s2从静止开始的匀加速启动中，达到最大速度时摩擦力做功为4105 J当堂检测1.水平路面上行驶的汽车所受到的阻力大小与汽车行驶的速率成正比，若汽车从静止出发，先做匀加速直线运动，达到额定功率后保持额定功率行驶，则在整个行驶过程中，汽车受到的牵引力大小与阻力大小关系图象正确的是()2一质量m3 kg的物体在水平推力F的作用下沿水平面做直线运动，一段时间后撤去F，其运动的vt图象如图所示取g10 m/s2，则()第2题图 A在06 s内，合力的平均功率为16 W B在610 s内，合力对物体做功为96 J C物体所受的水平推力F9 N D在t8 s时，质点的加速度为1 m/s23汽车从静止开始先做匀加速直线运动，然后做匀速运动汽车所受阻力恒定，下列汽车功率P与时间t的关系图象中，能描述上述过程的是()4起重机以1 m/s2的加速度将质量为1000 kg的货物由静止开始匀加速向上提升，g取10 m/s2，则在1 s内起重机对货物做的功是() A500 J B4500 J C5000 J D5500 J5如图，一半径为R的半圆形轨道竖直固定放置，轨道两端等高，质量为m的质点自轨道端点P由静止开始滑下，滑到最低点Q时，对轨道的正压力为2mg，重力加速度大小为g.质点自P滑到Q的过程中，克服摩擦力所做的功为多少？第5题图第18讲功功率知识整合基础自测一、1.力力的方向2.Flcos(1)位移(2)恒力(3)标3.(1)正(2)负(3)不做二、1.比值做功的快慢2.(1)平均功率(2)平均功率瞬时功率方法技巧典型例题1ACD【解析】人随电梯向上匀速运动时只受重力和竖直向上的支持力，所以重力做负功，支持力做正功，合力为零所以做功为零，A、C、D正确典型例题2AC【解析】货物处于平衡状态，则有：mgsinf，Nmgcos，增大时，f增大，N减小，故A正确，B错误；货物受到的支持力的方向与位移方向的夹角小于90，做正功，故C正确；摩擦力的方向与速度方向始终垂直，不做功，故D错误典型例题3C【解析】如图，小球在F方向的位移为CB，方向与F同向，则WFFCBFLsin小球在重力方向的位移为AC，方向与重力反向，则WGmgACcos 180mgL(1cos)绳的拉力FT时刻与运动方向垂直，则WFT0故 W总WFWGWFTFLsin mgL(1cos )所以选项C正确变式训练1D【解析】由WFx知物体在前3 m位移内的拉力恒为F15 N，由牛顿第二定律F1mgma1，得加速度a11.5 m/s2，物体在OA段做匀加速直线运动，由v22ax得末速度为3 m/s，由于pFv，故物体在OA段最大功率为15 W；同理可得，物体在AB段拉力恒为F22 N，做匀速直线运动，功率恒为6 W，故在整个过程中拉力的最大功率为15 W.典型例题4B【解析】木块所受的合外力F合mgsinmgcosmg(sincos)210(0.60.50.8) N4 N木块的加速度a m/s22 m/s2前2 s内木块的位移xat2222 m4 m所以，重力在前2 s内做的功为Wmgxsin2100.64 J48 J.重力在前2 s内的平均功率为 W24 W.木块在2 s末的速度vat22 m/s4 m/s2 s末重力的瞬时功率Pmgsinv2100.64 W48 W.故选项B正确变式训练2BD【解析】根据牛顿第二定律可得kxmgma，即a，当kxmg时，随着形变量x的减小，加速度a将减小；当kxmg时，随着形变量x的减小，加速度a将增大，则撤去F后，物体刚运动时的加速度为ag，物体先做加速度逐渐减小的加速直线运动，当kxmg(a0)时，物体的速度最大，然后做加速度增大的减速直线运动，最后当物体与弹簧脱离后做加速度为ag的匀减速直线运动，故A选项错误，B选项正确；物体脱离弹簧后做加速度为ag的匀减速直线运动，根据匀变速直线运动的规律可得3x0gt2，解得t，故C选项错误；根据功的计算式可得，物体开始向左端运动到速度最大的过程中滑动摩擦力做功为Wmgx，又xx0，解得Wmg，即克服滑动摩擦力做功为mg，故D选项正确典型例题5CD【解析】由图可知，阻力为2103N，A错误；车速为5 m/s时，为匀加速过程，a2 m/s2，B错误；速度为15 m/s时，a1 m/s2，最大功率为斜线斜率6104 W，所以C、D均正确变式训练3ABC【解析】汽车的最大速度为：vm m/s20 m/s，则汽车的最大动能为：Ekmaxmv2000202 J4105 J，故A正确根据牛顿第二定律得牵引力为：Ffma400020002 N8000 N，则匀加速直线运动的最大速度为：v1 m/s10 m/s，可知匀加速直线运动的时间为：t s5 s，2 s末的速度为：vat222 m/s4 m/s，则发动机的实际功率为：PFv80004 W32 kW，故B正确当速度为8 m/s时，汽车的牵引力为：F N10000 N，根据牛顿第二定律得加速度为：a m/s23 m/s2，故C正确；从静止开始的匀加速启动中，达到最大速度时，通过的位移xat2252 m25 m，摩擦力做功Wffx400025 J1105 J，故D错误当堂检测1A【解析】若汽车从静止出发，先做匀加速直线运动，在匀加速运动阶段，由FFfma可得FFfma，牵引力随阻力的增大均匀增大，图象C、D错误；达到额定功率后保持额定功率行驶，由F，Ffkv可知，牵引力与阻力成反比，图像A正确，B错误2C【解析】在外力的作用下的加速度为a1 m/s21 m/s2，撤去外力后的加速度为a2 m/s22 m/s2，撤去外力后fma23(2) N6 N，施加的外力Ffma1，Ffma1(6)31 N9 N，06 s内的位移为x6(28) m30 m，故合力平均功率为P15 W，故A、D错误，C正确；在610s内，位移为x48 m16 m，合力做功为Wfx616 J96 J，故B错误故选C.3C【解析】汽车从静止开始匀加速，加速度一定，根据牛顿第二定律有Ffma，得出Ffma.汽车的功率为PFv(fma)at，P与t成正比例函数，A、D