优化方案高考物理大一轮复习 第五章 第一节 功和功率教学讲义.doc

第五章 第一节 功和功率 考纲展示1功和功率2动能和动能定理3重力做功与重力势能4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 热点视角1对基本概念的考查往往涉及对概念的理解，一般以选择题的形式出现2动能定理是高考考查的重点，考查形式有选择题，也有计算题计算题中单纯考查动能定理的题目较少，往往与其他知识综合在一起考查3机械能守恒定律的考查往往出现在综合题中，主要考查其在生产、生活和科技中的应用，题目中经常会涉及牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动等知识第一节功和功率学生用书p81一、功1做功的两个必要条件：力和物体在力的方向上发生的位移2公式：wflcos_.适用于恒力做功其中为f、l方向间夹角，l为物体对地的位移3功的正负判断(1)90，力对物体做负功，或说物体克服该力做功(3)90，力对物体不做功特别提示：功是标量，比较做功多少看功的绝对值1.(单选)(2015广州模拟)如图所示，拖着旧橡胶轮胎跑是身体耐力训练的一种有效方法如果某受训者拖着轮胎在水平直道上跑了100 m，那么下列说法正确的是()a轮胎受到地面的摩擦力对轮胎做了负功b轮胎受到的重力对轮胎做了正功c轮胎受到的拉力对轮胎不做功d轮胎受到地面的支持力对轮胎做了正功答案：a二、功率1定义：功与完成这些功所用时间的比值2物理意义：描述力对物体做功的快慢3公式(1)定义式：p，p为时间t内的平均功率(2)推论式：pfvcos_.(为f与v的夹角)2.(多选)位于水平面上的物体在水平恒力f1作用下，做速度为v1的匀速运动；若作用力变为斜向上的恒力f2，物体做速度为v2的匀速运动，且f1与f2功率相同则可能有()af2f1，v1v2bf2f1，v1f1，v1v2 df2f1，v14wf1，wf22wf1bwf24wf1，wf22wf1cwf24wf1，wf22wf1dwf24wf1，wf22wf1解析：选c.物体两次的加速度之比a2a121，位移之比l2l1tt21，摩擦力之比f2f111，由牛顿第二定律得ffma，则拉力之比f2f1(ma2f)(ma1f)2，做功之比wf2wf1(f2l2)(f1l1)f，所以人对车做的总功为负功，故b正确；c同理可以证明当车减速前进时，人对车做的总功为正功，故c错误；d由上述分析可知d错误3.如图所示，细线的一端固定于o点，另一端系一小球在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由a点运动到b点在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是()a逐渐增大b逐渐减小c先增大，后减小 d先减小，后增大解析：选a.因小球速率不变，所以小球以o点为圆心做匀速圆周运动，受力如图所示，因此在切线方向上应有：mgsin fcos ，得fmgtan .则拉力f的瞬时功率pfvcos mgvsin .从a运动到b的过程中，拉力的瞬时功率随的增大而增大a项正确4.(2015四川自贡一诊)如图所示，一直角斜面体固定在水平地面上，左侧斜面倾角为60，右侧斜面倾角为30，a、b两个物体分别系于一根跨过定滑轮的轻绳两端且分别置于斜面上，两物体下边缘位于同一高度且处于平衡状态，不考虑所有的摩擦，滑轮两边的轻绳都平行于斜面若剪断轻绳，让物体从静止开始沿斜面滑下，下列叙述错误的是()a着地瞬间两物体的速度大小相等b着地瞬间两物体的机械能相等c着地瞬间两物体所受重力的功率相等d两物体的质量之比为mamb1解析：选b.根据初始时刻两物体处于平衡状态，由平衡条件可知，magsin 60mbgsin 30，由此可得，两物体的质量之比为mamb1.由机械能守恒定律可知，着地瞬间两物体的速度大小相等，选项a、d正确；着地瞬间，a物体重力的功率pamagvsin 60，b物体重力的功率pbmbgvsin 30，两物体所受重力的功率相等，选项c正确；由于两物体质量不等，初始状态两物体的机械能不等，所以着地瞬间两物体的机械能不相等，选项b错误5一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0时其速度为1 m/s，从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力f，力f和滑块的速度v随时间t的变化规律分别如图甲、乙所示，则以下说法正确的是()a第1 s内，f对滑块做的功为3 jb第2 s内，f对滑块做功的平均功率为4 wc第3 s末，f对滑块做功的瞬时功率为1 wd前3 s内，f对滑块做的总功为零解析：选c.由题图可知，第1 s内，滑块位移为1 m，f对滑块做的功为2 j，a错误第2 s内，滑块位移为1.5 m，f做的功为4.5 j，平均功率为4.5 w，b错误第3 s内，滑块的位移为1.5 m，f对滑块做的功为1.5 j，第3 s末，f对滑块做功的瞬时功率pfv1 w，c正确前3 s内，f对滑块做的总功为8 j，d错误6.(2015山东济南模拟)汽车从静止匀加速启动，最后做匀速运动，其速度随时间及加速度、牵引力和功率随速度变化的图象如图所示，其中错误的是()解析：选b.汽车启动时由pfv和fffma可知，匀加速启动过程中，牵引力f、加速度a恒定不变，速度和功率均匀增大，当功率增大到额定功率后保持不变，牵引力逐渐减小到与阻力相等，加速度逐渐减小到零，速度逐渐增大到最大速度，故a、c、d正确，b错误二、多项选择题7质量为m的汽车在平直路面上启动后就做匀加速直线运动，经过时间t，达到速度v，此时汽车达到了额定功率汽车以额定功率继续行驶整个运动过程中汽车所受阻力恒为f，则()a整个运动过程中，汽车运动的最大速度是vb整个运动过程中，汽车运动的最大速度是c匀加速运动阶段，汽车的牵引力为fmd汽车的额定功率为v解析：选cd.达到额定功率后汽车继续加速，直到最后匀速运动，a错误；t时间内，汽车的加速度a，由牛顿第二定律得ffma，所以汽车的牵引力ffm，c正确；t时刻汽车达到额定功率pfvv，d正确；最后的速度为v，因此b错误8如图所示，细绳的一端绕过定滑轮与木箱相连，现以大小恒定的拉力f拉动细绳，将静置于a点的木箱经b点移到c点(abbc)，地面平直且与木箱的动摩擦因数处处相等设从a到b和从b到c的过程中，f做功分别为w1、w2，克服摩擦力做功分别为q1、q2，木箱经过b、c时的动能和f的功率分别为ekb、ekc和pb、pc，则下列关系一定成立的有()aw1w2bq1q2cekbekc dpbpc解析：选ab.f做功wflcos (为绳与水平方向的夹角)，在ab段和bc段相比较，f大小相同，l相同，而逐渐增大，故w1w2，a正确；物体运动中，支持力逐渐减小，摩擦力逐渐减小，故q1q2，b正确；因为物体运动情况不能确定，故动能关系、功率关系无法确定，c、d错9.一足够长的传送带与水平面的夹角为，传送带以一定的速度匀速运动某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图甲所示)，以此时为t0时刻，作出小物块之后在传送带上的运动速度随时间的变化关系，如图乙所示(图中取沿斜面向下的运动方向为正方向，其中v1v2)已知传送带的速度保持不变，g取10 m/s2.则()a0t1时间内，物块对传送带做负功b物块与传送带间的动摩擦因数mvmv，c错；根据以上分析知，d正确三、非选择题10(2015宁夏银川一中模拟)日本大地震以及随后的海啸给日本带来了巨大的损失灾后某中学的部分学生组成了一个课题小组，对海啸的威力进行了模拟研究，他们设计了如下的模型：如图甲所示，在水平地面上放置一个质量为m4 kg的物体，让其在随位移均匀减小的水平推力作用下运动，推力f随位移x变化的图象如图乙所示，已知物体与地面之间的动摩擦因数为0.5，取g10 m/s2.(1)在运动的过程中物体的最大加速度为多大？(2)在距出发点什么位置时物体的速度达到最大？(3)物体在水平面上运动的最大位移是多少？解析：(1)由牛顿第二定律有fmgma当推力f100 n时，物体所受合外力最大，加速度最大代入数据解得ag20 m/s2.(2)由图象可得推力随位移x变化的关系为：f10025x速度最大时，物体加速度为零，则fmg代入数据解得x3.2 m.(3)由fx图象可知推力对物体做的功wffx0200 j由动能定理知wfmgxm0，代入数据得：xm10 m.答案：(1)20 m/s2(2)3.2 m(3)10 m11一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0时其速度为1 m/s.从此刻开始在滑块上再施加一水平作用力f，力f和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示求：(1)在第1秒内力f的平均功率；(2)前2秒内滑块所受合力的功w；(3)前2秒内力f的总功解析：(1)第1秒内滑块的位移为l10.5 m，由wflcos 得w10.5 j，则第1秒内力f的平均功率p0.5 w.(2)由动能定理得前2 s内滑块所受合力的功wmvmv0.(3)第2秒内滑块的位移为l20.5 m.由wflcos 可得w21.5 j.前2秒内力f的总功wfw1w21.0 j.答案：(1)0.5 w(2)0(3)1.0 j12.(2015山东威海模拟)在修建高层建筑时常用到塔式起重机在起重机将质量m5103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm1.02 m/s的匀速运动取g10 m/s2，不计额外功求：(1)起重机允许输出的最大功率；(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率解析：(1)设起重机允许输出的最大功率为p0，重物达到最大速度时，拉力f0等于重力，则p0f0vmm