（浙江选考）2021版新高考物理一轮复习 6 第五章 机械能及其守恒定律 1 第1节 功和功率教学案

第五章 机械能及其守恒定律知识内容考试要求真题统计2016.102017.42017.112018.42018.112019.42020.11.追寻守恒量能量b2.功c210、2017、203.功率c104.重力势能c41355.弹性势能b56.动能和动能定理d202020520217.机械能守恒定律d2020178.能量守恒定律与能源d1220实验：探究做功与物体速度变化的关系17(1)17实验：验证机械能守恒定律17(2)第1节功和功率【基础梳理】提示：力位移能量转化flcos 正功不做功负功快慢fvcos 正常工作额定【自我诊断】 判一判(1)只要物体受力的同时又发生了位移，则一定有力对物体做功()(2)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动()(3)作用力做负功时，反作用力一定做正功()(4)力对物体做功的正负是由力和位移间的夹角大小决定的()(5)由pfv可知，发动机功率一定时，机车的牵引力与运行速度的大小成反比()(6)汽车上坡时换低挡位，其目的是减小速度得到较大的牵引力()提示：(1)(2)(3)(4)(5)(6) 做一做(2020福建闽粤联合体联考)如图所示，质量相同的两物体从同一高度由静止开始运动，a沿着固定在地面上的光滑斜面下滑，b做自由落体运动两物体分别到达地面时，下列说法正确的是()a重力的平均功率papb b重力的平均功率papbc重力的瞬时功率papb d重力的瞬时功率papb提示：选d.设斜面的倾角为，高度为h，b做自由落体运动，运动时间tb，a做匀加速直线运动，agsin ，根据gsin t得，ta，可知tatb；重力做功相等，根据p知，papb，a、b错误；根据动能定理，mghmv2得，两物体到达地面时的速度大小均为v，a物体重力的瞬时功率pamgvsin ，b物体重力的瞬时功率pbmgv，则papb，c错误，d正确对功的判断和计算【知识提炼】1功的正负的判断方法2恒力做功的计算方法【典题例析】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，各力对小球做的功及总功审题指导wflcos 可以理解为功等于力与力方向上的位移的乘积解析如图，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 )答案见解析【题组过关】 考向1恒力做功的求解1(2020杭州质检)一物体静止在粗糙水平地面上现用一大小为f1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为v.若将水平拉力的大小改为f2，物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v.对于上述两个过程，用wf1、wf2分别表示拉力f1、f2所做的功，wf1、wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则()awf24wf1，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)4，wf2wf1(f2l2)(f1l1)21，故c正确 考向2变力做功的求解2(2020宁波调研)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、滑块的速率v随时间的变化规律分别如图甲和乙所示，设在第1 s内、第2 s内、第3 s内力f对滑块做的功分别为w1、w2、w3，则以下关系正确的是()aw1w2w3bw1w2w3cw1w3w2 dw1w2w3解析：选b.在第1 s内，滑块的位移为x111 m0.5 m，力f做的功为w1f1x110.5 j0.5 j；第2 s内，滑块的位移为x211 m0.5 m，力f做的功为w2f2x230.5 j1.5 j；第3 s内，滑块的位移为x311 m1 m，力f做的功为w3f3x321 j2 j，所以w1w2，设整个测试过程中牵引力f做的功和克服摩擦力f做的功分别为w1、w2，0t1时间内f做功的平均功率和全过程克服摩擦力f做功的平均功率分别为p1、p2，则下列判断正确的是()aw1w2，f2f bw1w2，f2fcp12f dp1p2，f2f解析：选b.机车整个运动过程中，根据动能定理有w1w20，所以w1w2，又p1，p2，因t2t1，所以p1p2；根据牛顿第二定律，机车的牵引力为f时的加速度大小a1，关闭发动机后机车加速度大小a2，根据vt图象斜率的意义可知a1a2，即ff f，所以有f 2f，综上分析可知，b正确12.如图所示，汽车停在缓坡上，要求驾驶员在保证汽车不后退的前提下向上启动，这就是汽车驾驶中的“坡道起步”，驾驶员的正确操作是：变速杆挂入低速挡，徐徐踩下加速踏板，然后慢慢松开离合器，同时松开手刹，汽车慢慢启动，下列说法正确的是()a变速杆挂入低速挡，是为了增大汽车的输出功率b变速杆挂入低速挡，是为了能够提供较大的牵引力c徐徐踩下加速踏板，是为了让牵引力对汽车做更多的功d徐徐踩下加速踏板，是为了让汽车的输出功率保持为额定功率解析：选b.由pfv可知，在功率一定的情况下，当速度减小时，汽车的牵引力就会增大，此时更容易上坡，则换低速挡，增大牵引力，故a错误，b正确；徐徐踩下加速踏板，发动机的输出功率增大，根据pfv可知，是为了增大牵引力，故c、d错误13一物体在粗糙的水平面上滑行从某时刻起，对该物体再施加一水平恒力f，则在此后的一段时间内()a如果物体改做匀速运动，则力f一定对物体做负功b如果物体改做匀加速直线运动，则力f一定对物体做正功c如果物体仍做匀减速运动，则力f一定对物体做负功d如果物体改做曲线运动，则力f一定对物体不做功解析：选b.物体在粗糙的水平面上做匀减速直线运动施加一水平恒力f后，如果物体改做匀速运动，则力f一定与摩擦力等大、反向，与物体运动方向相同，对物体做正功，a错误；如果物体改做匀加速直线运动，则力f一定与物体运动方向相同，且大于摩擦力，力f对物体做正功，b正确；如果物体仍做匀减速运动，则力f可能与物体运动方向相同，但大小小于摩擦力，对物体做正功，也可能与物体运动方向相反，对物体做负功，c错误；只要物体受力f与物体运动方向不共线，物体就做曲线运动，力f与速度的夹角既可以是锐角也可以是钝角，还可以是直角，各种做功情况都有可能，d错误14.(2020舟山高二期中)在水平面上，有一弯曲的槽道弧ab，槽道由半径分别为和r的两个半圆构成(如图所示)，现用大小恒为f的拉力将一光滑小球从a点沿滑槽道拉至b点，若拉力f的方向时时刻刻均与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为()a0 bfrc.fr d2fr解析：选c.虽然拉力方向时刻改变，但力与运动方向始终一致，用微元法，在很小的一段位移内可以看成恒力，小球的路程为r，则拉力做的功为fr，故c正确二、非选择题15如图甲所示，在水平路段ab上有一质量为2103 kg的汽车，正以10 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段bc较粗糙，汽车通过整个abc路段的vt图象如图乙所示(在t15 s处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kw 不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小求：(1)汽车在ab路段上运动时所受的阻力ff1；(2)汽车刚好到达b点时的加速度a；(3)bc路段的长度解析：(1)汽车在ab路段时，有f1ff1，pf