高考化学二轮增分策略 26题专练 有机物的综合应用课件 (23)

1、第第1讲功功率与动能定理讲功功率与动能定理专题二能量和动量内容索引内容索引考点一功和能基本概念及规律辨析考点一功和能基本概念及规律辨析考点二功率的分析与计算考点二功率的分析与计算考点三动能定理的应用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四动力学和能量观点的综合应用功和能基本概念及规律辨析功和能基本概念及规律辨析考点一1.功的正负功的正负：由WFlcos ，90，力对物体做负功.2.恒力做功的计算方法恒力做功的计算方法1 基础知识梳理基础知识梳理3.变力做功：变力做功：变力做功的求解要注意问题的正确转化，如将变力转化为恒力，利用Fl图象曲线下的面积求功，利用WPt计算，也可应用

2、动能定理或功能关系等方法求解.4.总功的计算总功的计算(1)先求物体所受的合外力，再求合外力做的功；(2)先求每个力做的功，再求各功的代数和.5.机械能机械能(1)机械能包括动能、重力势能和弹性势能；(2)重力势能：重力做正功，重力势能就减小，重力做负功，重力势能就增加，即WGEp；(3)弹性势能：弹力做正功，弹性势能就减小，弹力做负功，弹力势能就增加，伸长量与缩短量相等时，弹性势能相同.1.正、负功的判断正、负功的判断(2018温州市期中)载人飞行包是一个单人低空飞行装置，如图1所示，其发动机使用汽油作为燃料提供动力，可以垂直起降，也可以快速前进，若飞行包(包括人)在竖直匀速降落的过程中(空

3、气阻力不可忽略)，下列说法正确的是A.发动机对飞行包(包括人)做正功B.飞行包(包括人)的重力做负功C.空气阻力对飞行包(包括人)做负功D.飞行包(包括人)的合力做负功2 基本题目训练基本题目训练图1解析解析飞行包(包括人)在竖直匀速降落的过程中，发动机的动力向上，则发动机对飞行包(包括人)做负功，故A错误.高度下降，飞行包(包括人)的重力做正功，故B错误.空气阻力竖直向上，与位移方向相反，则空气阻力对飞行包(包括人)做负功，故C正确.飞行包匀速运动，合力为零，则飞行包的合力不做功，故D错误.2.做功的分析做功的分析如图2所示，坐在雪橇上的人与雪橇的总质量为m，在与水平面成角的恒定拉力F作用下

4、，沿水平地面向右移动了一段距离l.已知雪橇与地面间的动摩擦因数为，雪橇受到的A.支持力做功为mglB.重力做功为mglC.拉力做功为Flcos D.滑动摩擦力做功为mgl图2解析解析对坐在雪橇上的人与雪橇整体进行受力分析，可知雪橇受到的支持力FNmgFsin ，滑动摩擦力FfFN(mgFsin )，由功的定义式可知，支持力做的功为零，重力做的功也为零，选项A、B错误；滑动摩擦力做功WfFfll(mgFsin )，选项D错误；拉力做功为Flcos ，选项C正确.3.重力势能重力势能(2018浙江4月选考13)如图3所示，一根绳的两端分别固定在两座猴山上的A、B处，A、B两点水平距离为16 m，竖

5、直距离为2 m，A、B间绳长为20 m.质量为10 kg的猴子抓住套在绳上的滑环从A处滑到B处.以A点所在水平面为参考平面，猴子在滑行过程中重力势能最小值约为(绳处于拉直状态)A.1.2103 J B.7.5102 JC.6.0102 J D.2.0102 J图3解析解析重力势能最小的点为最低点，结合“同绳同力”可知，在最低点时，两侧绳子与水平方向夹角相同，记为，设右边绳子长为a，则左边绳长为20a.由几何关系得：20cos 16；asin (20a)sin 2猴子的重心比绳子最低点大约低0.5 m，所以在最低点的重力势能约为750 J，故选B.4.机械能守恒机械能守恒(2018绍兴市选考诊断

6、)“神舟十一号”飞船在发射至返回的过程中，哪个阶段中返回舱的机械能是守恒的A.飞船加速升空阶段B.飞船在椭圆轨道上绕地球运行的阶段C.返回舱与轨道舱分离，进入大气层后加速下降D.返回舱在大气层运动一段时间后，打开降落伞，减速下降功率的分析与计算功率的分析与计算考点二1.首先要明确所求功率是平均功率还是瞬时功率.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乘以沿F方向的分速

7、度，或用速度v乘以沿速度方向的分力求解.(1)公式PFvcos ，其中v为某时刻的瞬时速度.(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.例例1(2017浙江11月选考13)如图4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5 min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400 kg)上升60 m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3 m3/min，水离开炮口时的速率为20 m/s，则用于A.水炮工作的发动机输出功率约为1104 WB.水炮工作的发动机输出功率约为41

8、04 WC.水炮工作的发动机输出功率约为2.4106 WD.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800 W解析解析若不计伸缩臂的质量，抬升登高平台的发动机输出功率但伸缩臂具有一定质量，发动机输出功率应大于800 W，故选项D错误；喷出去水的重力势能为Epmgh501060 J3104 J，所以1 s内水增加的能量为4104 J，所以水炮工作的发动机输出功率为4104 W，选项B正确，A、C错误.5.(2018金、丽、衢十二校联考)跳绳是丽水市高中毕业生体育测试的项目之一，如图5所示，高三的小李同学在某次测验过程中，一分钟跳180次，每次跳跃，脚与地面的接触时间为跳跃一次所需时间的，g取10

9、m/s2，则他克服重力做功的平均功率约为A.20 W B.35 W C.75 W D.120 W拓展训练拓展训练他跳离地面向上做竖直上抛运动，故C正确，A、B、D错误.解析解析物块受到的阻力与速度成正比，根据牛顿第二定律，Fkvma，所以物块做加速度减小的加速运动，又因拉力功率PFv，F为恒力，所以功率随时间变化的规律和速度v随时间的变化规律一致，故C正确，A、B、D错误.6.一物块放在水平面上，在水平恒力F的作用下从静止开始运动，物块受到的阻力与速度成正比，则关于拉力F的功率随时间变化的图象正确的是7.(2018台州市高三期末)如图6所示，中国版“野牛”级重型气垫船，自重达540吨，装有额定

10、输出功率为8 700 kW的大功率燃汽轮机，最高时速为108 km/h.假设气垫船航行过程中所受的阻力Ff与速度v成正比，即Ffkv.则下列说法正确的是A.该气垫船的最大牵引力为2.9105 NB.从题中给出的数据，无法计算k值C.在输出额定功率下以最高时速航行时，气垫 船所受的阻力为2.9105 ND.以最高时速一半的速度匀速航行时，气垫船 发动机的输出功率为4 350 kW解析解析在额定输出功率下以最高时速航行时，vm108 km/h30 m/s，解得F1.45105 N，则PFv1.4510515 W2 175 kW，故D错误.此时匀速运动，则FfF2.9105 N，若以恒定牵引力启动时

11、，开始的牵引力大于匀速运动的牵引力，所以最大牵引力大于2.9105 N，故A错误，C正确；动能定理的应用动能定理的应用考点三1.解题步骤解题步骤2.注意事项注意事项(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.例例2如图7所示，倾角为37的斜面固定在水平地面上，劲度系数为k40 N/m的轻弹簧的轴线与斜面平行，弹簧下端固定在

12、斜面底端的挡板上，弹簧与斜面间无摩擦.一个质量为m5 kg的小滑块从斜面上的P点由静止滑下，小滑块与斜面间的动摩擦因数为0.5，P点与弹簧自由端Q点间的距离为L1 m.已知整个过程弹簧始终在弹性限度内，弹簧的弹性势能Ep与其形变量x的关系为Ep kx2，sin 370.6, cos 370.8，重力加速度g取10 m/s2.求：图7(1)小滑块从P点下滑到Q点时所经历的时间t；答案答案1 s解析解析由牛顿第二定律可知，小滑块沿斜面下滑的加速度agsin gcos 2 m/s2(2)小滑块运动过程中达到的最大速度vm的大小；解析解析设弹簧被压缩x0时小滑块达到最大速度vm，此时小滑块加速度为零，

13、根据平衡条件有mgsin mgcos kx0对小滑块由静止滑下到达到最大速度的过程，由动能定理有(3)小滑块运动到最低点的过程中，弹簧的最大弹性势能.解析解析设小滑块运动至最低点时，弹簧的压缩量为x1，由动能定理有mgsin (Lx1)mgcos (Lx1)Epm0答案答案20 J解得Epm20 J.8.如图8甲所示，质量m1 kg的物体静止在光滑的水平面上，t0时刻，物体受到一力F的作用，t1 s时，撤去力F，某拓展训练拓展训练图8时刻物体滑上倾角为37的粗糙斜面.已知物体从开始运动到滑上斜面最高点的vt图象如图乙所示，不计其他阻力，sin 370.6，cos 370.8，g取10 m/s2

14、.求：(1)力F做的功；答案答案72 J解析解析物体1 s末的速度v112 m/s，根据动能定理得：WF mv1272 J.(2)物体从斜面底端滑到最高点过程中克服摩擦力做功的平均功率.答案答案36 W解析解析物体在12 s内沿水平面做匀速直线运动，物体在23 s内沿斜面向上做减速运动.物体到达斜面底端的速度v212 m/s，到达斜面最高点的速度为零，根据动能定理得：9.如图9所示为一滑梯的实物图，滑梯的斜面段长度L5.0 m，高度h3.0 m，为保证小朋友的安全，在水平面铺设安全地垫.水平段与斜面段平滑连接，小朋友在连接处速度大小不变.某小朋友从滑梯顶端由静止开始滑下，经斜面底端后水平滑行一

15、段距离，停在水平地垫上.已知小朋友质量为m20 kg，小朋友在斜面上受到的平均阻力Ff188 N，在水平段受到的平均阻力Ff2100 N.不计空气阻力，取重力加速度g10 m/s2.求：(1)小朋友在斜面滑下的过程中克服摩擦力做的功；答案答案440 J解析解析小朋友在斜面滑下的过程中克服摩擦力做的功为：Wf1Ff1L885 J440 J(2)小朋友滑到斜面底端时的速度v的大小；答案答案4 m/s解析解析小朋友在斜面上运动，由动能定理得mghWf1 mv2代入数据解得：v4 m/s(3)为使小朋友不滑出水平地垫，地垫的长度x至少多长.答案答案1.6 m解析解析小朋友在水平地垫上运动的过程，由动能

16、定理得：Ff2x0 mv2解得：x1.6 m动力学和能量观点的综合应用动力学和能量观点的综合应用考点四1.动力学观点：动力学观点：牛顿运动定律、运动学基本规律.2.能量观点：能量观点：动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律.3.解题关键解题关键(1)抓住物理情景中出现的运动状态和运动过程，将物理过程分解成几个简单的子过程.(2)两个相邻过程连接点的速度是联系两过程的纽带，也是解题的关键.例例3(2017台州市选考模拟)如图10所示，质量为m0.1 kg的可视为质点的小球从静止开始沿半径为R140 cm的 圆弧轨道AB由A点滑到B点后，进入与AB平滑连接的 圆弧管道BC.管道出口处为C，圆弧管道

17、半径为R220 cm，在紧靠出口C处，有一半径为R38.4 cm、水平放置且绕其水平轴线匀速旋转的圆筒(不计筒皮厚度)，筒上开有小孔D，筒旋转时，小孔D恰好能经过出口C处，小球射出C出口时，恰好能接着穿过D孔进入圆筒，并越过轴线再从D孔向上穿出圆筒，到最高点后返回又能向下穿过D孔进入圆筒，不计摩擦和空气阻力，g取10 m/s2.问：图10(1)小球到达B点的瞬间前、后对轨道的压力分别为多大？答案答案3 N5 N解得FNB3 N解得FNB5 N由牛顿第三定律得，小球到达B点瞬间前、后对轨道的压力分别为3 N和5 N.(2)小球穿出圆筒小孔D时的速度多大？答案答案0.8 m/s解析解析从A到穿出D

18、过程中，由机械能守恒可得：解得：vD0.8 m/s(3)圆筒转动的最大周期T为多少？答案答案0.08 s解得：vC2 m/s穿越圆筒过程中：vCvDg(nT0.5T)从圆筒穿出到又进入圆筒过程中：2vDgnT得到关系式：3n4n2要使周期最大，n和n必须同时取正整数且n最小取n1，得T0.08 s.0.10 kg的小物块P从斜面上端A点无初速度下滑，物块P与斜面BC部分之间的动摩擦因数0.75.取sin 370.6，cos 370.8，重力加速度g10 m/s2，忽略空气阻力.求：(1)物块第一次通过C点时的速度大小vC；10.如图11所示，斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE相切于C，整个装置竖直固定，D是最低点，圆心角DOC37，E、B与圆心O等高，圆弧轨道半径R0.30 m，斜面长L1.90 m，AB部分光滑，BC部分粗糙.现有一个质量m拓展训练拓展训练解析解析根据几何关系得，斜面BC部分的长度为：l0.40 m设物块第一次通过B点时的速度为vB，根据动能定理有：物块在BC部分滑动时受到的摩擦力大小为：Ffmgcos 370.60 N在BC部分下滑过程中受到的合力为：Fmgsin 37Ff0(2)物块第一次通过D点时受到轨道的支持力大小FD；解析解析设物块第一次通过D点时的速度为vD，则由动能定理有：答案答案7.4 N代入数据得：FD7.