2018版高考物理复习专题二能量和动量第1讲功功率与动能定理课件.pptx

第1讲功功率与动能定理,专题二能量和动量,考点一功和能基本概念及规律辨析,考点三动能定理的应用,考点四动力学和能量观点的综合应用,考点二功和功率的分析与计算,真题研究,1.(2017浙江4月选考12)火箭发射回收是航天技术的一大进步.如图1所示，火箭在返回地面前的某段运动，可看成先匀速后减速的直线运动，最后撞落在地面上，不计火箭质量的变化，则,答案,解析,1,2,3,4,5,6,图1,A.火箭在匀速下降过程中，机械能守恒B.火箭在减速下降过程中，携带的检测仪器处于失重状态C.火箭在减速下降过程中合力做功等于火箭机械能的变化D.火箭着地时，火箭对地的作用力大于自身的重力,1,2,3,4,5,6,解析匀速下降阶段，说明阻力等于重力，不止重力做功，所以机械能不守恒，选项A错；在减速阶段，加速度向上，所以超重，选项B错误；火箭着地时，地面给火箭的力大于火箭重力，即选项D正确；合外力做功等于动能改变量，选项C错.,2.(2016浙江10月学考4)如图2所示，无人机在空中匀速上升时，不断增加的能量是A.动能B.动能、重力势能C.重力势能、机械能D.动能、重力势能、机械能,解析无人机匀速上升，所以动能保持不变，所以选项A、B、D均错.高度不断增加，所以重力势能不断增加，因此无人机机械能不断增加，所以选项C正确.,答案,解析,1,2,3,4,5,6,图2,3.(2015浙江10月学考5)画作瀑布如图3所示.有人对此画作了如下解读：水流从高处倾泻而下，推动水轮机发电，又顺着水渠流动，回到瀑布上方，然后再次倾泻而下，如此自动地周而复始.这一解读违背了A.库仑定律B.欧姆定律C.电荷守恒定律D.能量守恒定律,答案,1,2,3,4,5,6,图3,4.(人教版必修2P66第2题改编)如图4所示，质量为m的足球在水平地面的位置1被踢出后落到水平地面的位置3，在空中达到的最高点(位置2)的高度为h，已知重力加速度为g.下列说法正确的是,答案,解析,1,2,3,4,5,6,模拟训练,图4,A.足球由位置1运动到位置2的过程中，重力做的功为mghB.足球由位置1运动到位置3的过程中，重力做的功为2mghC.足球由位置2运动到位置3的过程中，重力势能减少了mghD.如果没有选定参考平面，就无法确定重力势能变化了多少,解析足球由位置1运动到位置2的过程中，高度增加h，重力做功mgh，选项A错误；足球由位置1运动到位置3的过程中，由于位置1和位置3在同一水平面上，故足球的高度没有变化，重力做的功为零，选项B错误；足球由位置2运动到位置3的过程中，足球的高度降低，重力做正功，重力势能减少，由于2、3两位置的高度差是h，故重力势能减少了mgh，选项C正确；分析重力势能的变化，只要找出高度的变化量即可，与参考平面的选取没有关系，选项D错误.,1,2,3,4,5,6,5.(人教版必修2P67、P68、P75、P80插图改编)如图5所示的几个运动过程中，物体的弹性势能增大的是A.如图甲，撑杆跳高的运动员上升过程中，杆的弹性势能B.如图乙，人拉长弹簧过程中，弹簧的弹性势能C.如图丙，模型飞机用橡皮筋发射出去的过程中，橡皮筋的弹性势能D.如图丁，小球被压缩弹簧向上弹起的过程，弹簧的弹性势能,答案,1,2,3,4,5,6,图5,6.(2017稽阳联谊学校8月联考)如图6所示，质量为m的小球(可以看成质点)，在恒力F的作用下，从地面上A点由静止开始运动.途经桌面处B点到达C点，现以桌面为参考平面，已知HH，所以A错误；重力势能的大小看位置高低，A点最低，B错误；恒力F始终做正功，所以机械能一直变大，C对，D错误.,1,2,3,4,5,6,答案,解析,真题研究,1.(2017浙江11月选考13)如图7所示是具有登高平台的消防车，具有一定质量的伸缩臂能够在5min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400kg)上升60m到达灭火位置.此后，在登高平台上的消防员用水炮灭火，已知水炮的出水量为3m3/min，水离开炮口时的速率为20m/s，则用于A.水炮工作的发动机输出功率约为1104WB.水炮工作的发动机输出功率约为4104WC.水炮工作的发动机输出功率约为2.4106WD.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800W,图7,1,2,3,4,5,答案,解析,1,2,3,4,5,2.(2017浙江11月选考10)如图8所示，质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将她的身体视为一根直棒.已知重心在c点，其垂线与脚、两手连线中点间的距离Oa、Ob分别为0.9m和0.6m.若她在1min内做了30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4m，则克服重力做的功和相应的功率约为A.430J，7WB.4300J，70WC.720J，12WD.7200J，120W,1,2,3,4,5,图8,答案,解析,1,2,3,4,5,模拟训练,3.(2017金华市高三上学期期末)如图9所示，质量为m的汽车在平直公路上行驶，所受的阻力恒为车重的k倍，当它以速度v，加速度a加速前进时，发动机的实际功率正好等于额定功率，从该时刻起，发动机始终在额定功率下运转，重力加速度为g，则以下分析正确的是A.汽车发动机的额定功率为kmgv,D.欲使汽车最大速度增加到此时的2倍，则发动机额定功率应增加到此时的4倍,图9,1,2,3,4,5,答案,解析,由于汽车匀速运动时速度最大，汽车受到的阻力不变，此时的功率PFf2vm2P0，故D错误.,1,2,3,4,5,4.(2017浙江“七彩阳光”联考)物体在大小相等的力F作用下，分别在粗糙的水平地面上发生了一段位移x，其力与速度方向夹角如图10所示，则下列判断正确的是图10A.甲图中力F做负功B.乙图中合外力做功最多C.丙图中摩擦力做功最多D.三个图中力F做功相同,1,2,3,4,5,答案,解析,解析根据WFxcos，甲中F与位移x的夹角为30，故为正功，乙中F与x的夹角为150，故为负功，丙中F与x的夹角为30，故为正功，三种情况下力F的功的大小是相同的；甲图中摩擦力最大做功最多；乙图中合外力为F的水平分力与摩擦力的和，而甲和丙中合外力为F的水平分力与摩擦力的差，乙图中合外力做功最多.,1,2,3,4,5,1,2,3,4,5,5.(2017浙江“七彩阳光”联考)周末放学了，小黄高兴的骑着电动自行车沿平直公路回家，中途因电瓶“没电”，只能改用脚蹬车以5m/s的速度匀速前行，骑行过程中所受阻力恒为车和人总重的0.02倍，取重力加速度g10m/s2.根据估算，小黄骑此电动车做功的平均功率最接近A.10WB.100WC.1kWD.10kW,解析车和人的质量大约100kg，匀速行驶时，牵引力等于阻力，FFf0.02mg0.021000N20N，则骑车的平均功率PFv205W100W.,答案,解析,规律总结,1.功的计算方法(1)恒力做功：WFlcos，F为恒力.(2)变力做功：,当变力的功率P一定时，可用WPt求功，如机车恒功率启动时.将变力做功转化为恒力做功：当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积.如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等.,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.(1)可用P.(2)可用PFvcos，其中v为物体运动的平均速度.3.计算瞬时功率时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)的功率.求解瞬时功率时，如果F和v不同向，可用力F乘以F方向的分速度，或用速度v乘以速度方向的分力求解.(1)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.,真题研究,1.(2016浙江10月学考20)如图11甲所示，游乐场的过山车可以底朝上在竖直圆轨道上运行，可抽象为图乙所示的模型.倾角为45的直轨道AB、半径R10m的光滑竖直圆轨道和倾角为37的直轨道EF.分别通过水平光滑衔接轨道BC、CE平滑连接，另有水平减速直轨道FG与EF平滑连接，EG间的水平距离l40m.现有质量m500kg的过山车，从高h40m处的A点静止下滑，经BCDCEF最终停在G点.过山车与轨道AB、EF间的动摩擦因数均为10.2，与减速直轨道FG间的动摩擦因数20.75.过山车可视为质点，运动中不脱离轨道，g取10m/s2.求：(1)过山车运动至圆轨道最低点C时的速度大小；,答案8m/s,图11,1,2,3,4,答案,解析,解析设C点的速度为vC，由动能定理得,1,2,3,4,(2)过山车运动至圆轨道最高点D时对轨道的作用力大小；,答案7103N,1,2,3,4,答案,解析,解析设D点速度为vD，由动能定理得,由牛顿第三定律知，过山车在D点对轨道的作用力为7103N,(3)减速直轨道FG的长度x.(已知sin370.6，cos370.8),答案30m,1,2,3,4,答案,解析,解析全程应用动能定理,解得x30m.,2.(2015浙江10月选考20)如图12所示是公路上的“避险车道”，车道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽车在刹车失灵的情况下避险.质量m2.0103kg的汽车沿下坡行驶，当驾驶员发现刹车失灵的同时发动机失去动力，此时速度表示数为v136km/h，汽车继续沿下坡匀加速直行l350m、下降高度h50m时到达“避险车道”，此时速度表示数为v272km/h.(g10m/s2)(1)求从发现刹车失灵至到达“避险车道”这一过程汽车动能的变化量；,1,2,3,4,图12,答案3.0105J,得Ek3.0105J,答案,解析,(2)求汽车在下坡过程中所受的阻力；,1,2,3,4,答案2.0103N,答案,解析,(3)若“避险车道”与水平面间的夹角为17，汽车在“避险车道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽车在“避险车道”上运动的最大位移(sin170.3).,答案33.3m,答案,解析,解析设汽车在“避险车道”上运动的最大位移是x，,1,2,3,4,3.(2017宁波市九校高三上学期期末)如图13所示为一遥控电动赛车(可视为质点)和它运动轨道示意图.假设在某次演示中，赛车从A位置由静止开始运动，经2s后关闭电动机，赛车继续前进至B点后水平飞出，赛车能从C点无碰撞地进入竖直平面内的圆形光滑轨道，D点和E点分别为圆形轨道的最高点和最低点.已知赛车在水平轨道AB段运动时受到的恒定阻力为0.4N，赛车质量为0.4kg，通电时赛车电动机的输出功率恒为2W，B、C两点间高度差为0.45m，C与圆心O的连线和竖直方向的夹角37，空气阻力忽略不计，g10m/s2，sin370.6，cos370.8，求：(1)赛车通过C点时的速度大小；,模拟训练,图13,答案5m/s,1,2,3,4,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,(2)赛道AB的长度；,答案2m,答案,解析,解析由(1)可知B点速度v0vCcos374m/s,(3)要使赛车能通过圆轨道最高点D后回到水平赛道EG，其半径需要满足什么条件.,1,2,3,4,答案,解析,4.(2016温州市期中)如图14所示，倾角为30的光滑斜面的下端有一水平传送带，传送带正以6m/s的速度运动，运动方向如图所示.一个质量为2kg的物体(可视为质点)，从h3.2m高处由静止沿斜面下滑，物体经过A点时，不管是从斜面到传送带还是从传送带到斜面，都不计其动能损失.物体与传送带间的动摩擦因数为0.5，物体向左最多能滑到传送带左右两端A、B连线的中点处，重力加速度g取10m/s2，求：(1)传送带左、右两端A、B间的距离L；,图14,答案12.8m,1,2,3,4,答案,解析,(2)上述过程中物体与传送带组成的系统因摩擦产生的热量；,答案160J,1,2,3,4,解析在此过程中，物体与传送带间的相对位移,答案,解析,以上三式可联立得Q160J.,(3)物体随传送带向右运动，最后沿斜面上滑的最大高度h.,答案1.8m,1,2,3,4,答案,解析,即物体在到达A点前速度与传送带相等，最后以v带6m/s的速度冲上斜面，,规律总结,1.应用动能定理解题的步骤,2.注意事项(1)动能定理往往用于单个物体的运动过程，由于不涉及加速度及时间，比动力学研究方法要简便.(2)动能定理表达式是一个标量式，不能在某个方向上应用动能定理.(3)应用动能定理时，必须明确各力做功的正、负.当一个力做负功时，可设物体克服该力做功为W，将该力做功表示为W，也可以直接用字母W表示该力做功，使其字母本身含有负号.,真题研究,1.(2017浙江11月选考20)如图15甲所示是游乐园的过山车，其局部可简化为如图乙的示意图，倾角37的两平行倾斜轨道BC、DE的下端与水平半圆形轨道CD顺滑连接，倾斜轨道BC的B端高度h24m，倾斜轨道DE与圆弧EF相切于E点，圆弧EF的圆心O1、水平半圆轨道CD的圆心O2与A点在同一水平面上，DO1的距离L20m.质量m1000kg的过山车(包括乘客)从B点自静止滑下，经过水平半圆轨道后，滑上另一倾斜轨道，到达圆弧顶端F时乘客对座椅的压力为自身重力的0.25倍.已知过山车在BCDE段运动时所受的摩擦力与轨道对过山车的支持力成正比，比例系数，EF段摩擦力不计，整个运动过程空气阻力不计.(g10m/s2，sin370.6，cos370.8),甲乙图15,2,3,4,1,(1)求过山车过F点时的速度大小；,解析在F点由牛顿第二定律得：,rLsin12m,答案,解析,2,3,4,1,(2)求从B到F整个运动过程中摩擦力对过山车做的功；,解析根据动能定理，从B点到F点：,解得Wf7.5104J,答案,解析,答案7.5104J,2,3,4,1,(3)如果过D点时发现圆轨道EF段有故障，为保证乘客的安全，立即触发制动装置，使过山车不能到达EF段并保证不再下滑，则过山车受到的摩擦力至少应多大？,答案,解析,答案6103N,2,3,4,1,解析在没有故障时，物体到达D点的速度为vD，,LDELcos3716m，发现故障之后，过山车不能到达EF段，设刹车后恰好到达E点速度为零，在此过程中，过山车受到的摩擦力为Ff1，根据动能定理,联立各式解得Ff14.6103N使过山车能停在倾斜轨道上的摩擦力至少为Ff2，则有Ff2mgsin0，解得Ff26103N综上可知，过山车受到的摩擦力至少应为6103N.,2,3,4,1,2.(2017浙江4月选考20)图16中给出了一段“S”形单行盘山公路的示意图.弯道1、弯道2可看作两个不同水平面上的圆弧，圆心分别为O1、O2，弯道中心线半径分别为r110m，r220m，弯道2比弯道1高h12m，有一直道与两弯道圆弧相切.质量m1200kg的汽车通过弯道时做匀速圆周运动，路面对轮胎的最大径向静摩擦力是车重的1.25倍，行驶时要求汽车不打滑.(sin370.6，sin530.8)(1)求汽车沿弯道1中心线行驶时的最大速度v1；,图16,答案见解析,2,3,4,1,答案,解析,解析在弯道1行驶的最大速度设为v1,2,3,4,1,(2)汽车以v1进入直道，以P30kW的恒定功率直线行驶了t8.0s进入弯道2，此时速度恰为通过弯道中心线的最大速度，求直道上除重力以外的阻力对汽车做的功；,答案见解析,解析在弯道2行驶的最大速度设为v2,答案,解析,代入数据可得Wf2.1104J,2,3,4,1,(3)汽车从弯道1的A点进入，从同一直径上的B点驶离，有经验的司机会利用路面宽度，用最短时间匀速安全通过弯道.设路宽d10m，求此最短时间(A、B两点都在轨道中心线上，计算时视汽车为质点).,答案见解析,答案,解析,2,3,4,1,解析沿如图所示内切的路线行驶时间最短,代入数据可得r12.5m汽车沿该线路行驶的最大速度为v,2,3,4,1,则对应的圆心角2106,2,3,4,1,3.(2016浙江4月选考20)如图17所示，装置由一理想弹簧发射器及两个轨道组成.其中轨道由光滑轨道AB与粗糙直轨道BC平滑连接，高度差分别是h10.20m、h20.10m，BC水平距离L1.00m.轨道由AE、螺旋圆形EFG和GB三段光滑轨道平滑连接而成，且A点与F点等高.当弹簧压缩量为d时，恰能使质量m0.05kg的滑块沿轨道上升到B点；当弹簧压缩量为2d时，恰能使滑块沿轨道上升到C点.(已知弹簧弹性势能与压缩量的平方成正比，g10m/s2)(1)当弹簧压缩量为d时，求弹簧的弹性势能及滑块离开弹簧瞬间的速度大小；,图17,答案0.1J2m/s,答案,解析,2,3,4,1,解析由机械能守恒定律可得E弹EkEpmgh10.05100.20J0.1J,2,3,4,1,(2)求滑块与轨道BC间的动摩擦因数；,答案,解析,答案0.5,解析由E弹d2可得EkE弹4E弹4mgh1由动能定理可得mg(h1h2)mgLEk,2,3,4,1,(3)当弹簧压缩量为d时，若沿轨道运动，滑块能否上升到B点？请通过计算说明理由.,答案,解析,答案不能，理