浙江省2020高考物理二轮复习专题二第一讲功功率和动能定理讲义含解析

1、高考物理二轮复习专题：第一讲 功、功率和动能定理知识内容考试要求备考指津1.追寻守恒量能量b1.对功和功率等基本概念的考查往往涉及2.功C对概念的理解，一般以选择题的形式出现.3.功率C2.动能定理是高考考查的重点，考查形式4.重力势能C有选择题，也有计算题.计算题中单纯考查5.弹性势能b动能定理的题目较少，往往与其他知识综合6.动能和动能定理d在一起考查.考点1 功的理解与计算 【题组过关】L （2019 浙江省名校联考）“激流勇进”是一种常见的水上机动游乐设备，常见于主题 游乐园中.游客们在一定安全装置的束缚下，沿着设计好的水道漂行.其间通常会有至少一 次大幅度的机械提升和瞬时跌落.图中所

2、示为游客们正坐在皮筏艇上从高处沿斜坡水道向下 加速滑行，在此过程中下列说法正确的是（）A.合力对游客做负功B.皮筏艇对游客不做功C.重力对游客做正功D.游客的机械能增加解析：选C.加速下滑，合力沿斜坡向下，合力做正功，选项A错误，重力做正功，选项 C正确：皮筏艇对游客的摩擦力做负功，机械能减少，选项B、D错误.2. 一物体静止在粗糙水平地面上.现用一大小为的水平拉力拉动物体，经过一段时间 后其速度变为匕若将水平拉力的大小改为凡物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2匕 对于上述两个过程，用、肥分别表示拉力瓦、后所做的功，佐、族分别表示前后两次克服 摩擦力所做的功，贝lj（）A.%4%,任2旅B

3、.%4%，#=2%C.肚4限,松：=2族D.%4限，旅2班解析：选c.物体两次的加速度之比在：a= : 7=2 ： 1,位移之比h ：: zt=L v乙 乙2 ： 1,摩擦力之比 ： =1 ： 1,由牛顿第二定律得尸人出，则拉力之比后：后=（0%+ /）：（g+ ）2,做功之比 帙：%=（匹）：（冗2：）4,任:睨=（-6 J：） ： （一L） =2 : 1,故C正确.3.（多选）（2019 宁波模拟）如图所示，摆球质量为m,悬线长为L,把悬线拉到水平位 置后放手.设在摆球运动过程中空气阻力尸训的大小不变，则下列说法正确的是（）A.重力做功为mgLB.悬线的拉力做功为零C.空气阻力尸用做功为一

4、磔D.空气阻力尸用做功为一；尸川”解析：选ABD.由重力做功特点得重力做功为：呢=mgL, A正确：悬线的拉力始终与丫垂 直，不做功，B正确：由微元法可求得空气阻力做功为：”产一%吼下4D正确.重傩总结1 .功的正、负的判断方法（1）恒力做功的判断：依据力与位移的夹角来判断.（2）曲线运动中做功的判断：依据尸与y的方向夹角Q来判断，0W90 ,力对物体 做正功；90 2z?v5乙乙73联立得及=77X10, N=4.6X103 N lo要使过山车停在倾斜轨道上，摩擦力为其：星=0gsin =6X103 N故8口=6X10 N.答案：见解析重傩总结1 .动能定理虽然是在恒力作用下的直线运动中推导

5、出来的，但也适用于变力做功、曲线 运动的情况.2 .当问题涉及力、位移（或路程）、速度，而不涉及加速度和时间时，可优先考虑利用动 能定理分析问题.3 .对于多过程问题，求解时可对全过程应用动能定理，从而避开对每个运动过程的具体 细节进行分析，具有过程简明、运算量小等优点.4 .应用动能定理的关键是写出各力做功的代数和，不要漏掉某个力做的功，同时要注意 各力做功的正、负.5 .应用动能定理解题的基本思路课后作业（八）（建议用时：50分钟）一、选择题1. （2017 浙江选考11月）如图所示，质量为60 kg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。点，其垂线与脚、

6、两.也一I 手连线中点间的距离oa、ob分别为0. 9 m和0. 6 m.若她在1 min内 尸一七氾做了 30个俯卧撑，每次肩部上升的距离均为0.4 m,则克服重力做的的功和相应的功率约为（）A. 430 J, 7 WC. 720 J, 12 WB. 4 300 J, 70 WD. 7 200 J, 120 W解析：选B.根据相似三角形，每次俯卧撑中，重心变化的高度了4-=%二:久,即方= 0. 4 m 0. 9 0. 60. 24 m. 一次俯卧撑中，克服重力做功W-磔分=60X10X0. 24 J=144 J,所以一分钟内克服 重力做功为严&=9-4 320 J,功率户=;=72 W,故

7、选项B正确.2.假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率.如果摩托艇发动机的输出功率变为原 来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的（）A. 4倍B. 2倍C.小倍D,也倍解析：选D.设8=4匕当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有P=Fv= v=kG,变化后有2尸=尸v =kv v =kv联立解得/ =-2v, D正确.3 . （2017 浙江选考11月）如图所示是具有登高平令的消防车，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火火，已知水炮的出水量为3 n?/min,水离

8、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1X10, WB.水炮工作的发动机输出功率约为4X10, WC.水炮工作的发动机输出功率约为2.4X10, WD.伸缩臂抬升登高平令的发动机输出功率约为800 W解析：选B.登高平分克服重力做功的功率 片字胃6go。J而伸缩臂具 t0 A oU有一定质量，升高了一定高度输出功率大于800 H,选项D错误：在1秒钟内，喷出去水的质量为M = pr=105Xr kg = 50 kg,喷出去水的重力势能为能=疗9=50X10X60 J = 4U3X10： J,水的动能为:M =1X10* J,所以1 s内水增加的能量为4X10

9、, J,所以功率为 4X10： W,选项B正确，选项A、C错误.4 .（2019 温州月考）如图所示，一质量为m的质点在半径为斤的半球形容器中（容器固定） 由静止开始自边缘上的月点滑下，到达最低点6时，它对容器的正压力为 民重力加速度为白则质点自月滑到5的过程中，摩擦力对其所做的功为B. （2侬-K）D.2g）9解析：选A.质点在5点，由牛顿第二定律，有：氏一侬=玲，质点在3点的动能为反= ：命=3值一侬）兄质点自月滑到方的过程中，由动能定理得：04+周=%0,解得：叫=某（凡3g），选项A正确，B、C、D错误.B.不能求出mD.可求出加速运动时间5 .水平而上一质量为m的物体，在水平力尸作用

10、下开始加速运动，如图甲所示，力厂的 功率尸保持恒定，运动过程所受的阻力F大小不变，物体速度最终达到稳定值匕尸作用过程 中物体的速度v的倒数与加速度a的关系图象如图乙所示，仅在已知功率尸的情况下，根据 图象所给的信息（）W/77777/7/7/77/,甲A.可求出nF、%C.不能求出f解析：选A,当加速度为零时，物体做匀速运动，此时牵引力等于阻力，速度为最大值;由功率的计算公式可得P=Fv,而F-f=ma,联立可得=自+$由题图乙可得图线的斜率 % 纵截距为因此可求出以F和及，选项A正确，B、C错误：物体做变加速运动， 加速运动的时间不可求，选项D错误.6 .质量为2 kg的物体以一定的初速度沿

11、倾角为30的斜面向上滑行，在向上滑行的过 程中，其动能随位移的变化关系如图所示，则物体返回到出发点时的动能为（取g=10 m/s=） （）同196 sB. 56 JA. 34 JC. 92 JD. 196 J解析：选A,物体上滑的过程中重力与摩擦力都做负功，由动能定理得一啰sin 300 -Rx=Qf,下滑的过程中重力做正功，摩擦力做负功，得侬工 sin 30 BE-0,代入 数据得片34 J,故选A.7.如图甲所示，轻质弹簧上端固定，下端悬挂一个质量m=0.5 kg的物块，处于静止状 态.以物块所在处为原点，以竖直向下为正方向建立*轴，重力加速度g=10 m/s：现对物块 施加竖直向下的拉力

12、凡尸随才变化的情况如图乙所示.若物块运动到x=0.4 m处速度为零, 则在物块下移0.4 m的过程中，弹簧弹性势能的增加量为（）-17-B. 3. 5 JD. 1. 5 JA. 5. 5 JC. 2.0 J解析：选A.由图线与横轴所围的“面积”可得物块下移0.4 m的过程中，拉力尸做的功眇-3.5J,重力势能减少量弱”=2 J,由功能关系，弹簧弹性势能的增加量5. 5 J,选项A正确.8 .如图所示，细线的一端固定于。点，另一端系一小球.在水平拉力尸 &、 的作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由月点运动到6点.在此过程中*/拉力的瞬时功率变化情况是（）:A.逐渐增大；世尸B,逐渐减小C.先增大

13、，后减小D.先减小，后增大0解析：选A.因小球速率不变，所以小球以。点为圆心做匀速圆周运动，9y受力如图所示，因此在切线方向上应有：mgs in = Feos。,得尸=3tan 件.则拉力尸的瞬时功率尸=尸vcos o=mgv sin。.从月运动到6的过程中，拉力的瞬时功率随的增大而增大，A项正确.外mg9 . （2018 浙江选考4月）如图所示，一根绳的两端分别固定在两座猴山的乩6处，A.6两点水平距离为16 m,竖直距离为2 m,月、6间绳长为20 m.质量为10 kg的猴子抓住套 在绳上的滑环从4处滑到6处.以1点所在水平面为参考平而，猴子在滑行过程中重力势能 最小值约为（绳处于拉直状态

14、）（）A. -L2X103 JC. -6.0X10 JB. -7. 5X10: JD. -2. 0X10:J解析：选B.由图可知猴子到。点时重力势能最小，ZBCF=ZECF= 0,所以及sin 0BD 48+Lac sin = BD,所以 sin。=丁 =三，即=530 .J/?=2m,则 R=/?tan530 =- m,Las 0J所以笈=m. FC： AD=FE： ED,得Q5m,所以4。高度差为7 m,再加上猴子自身高度, 0重心距套环约为0.5 m,故猴子重力势能最小约为耳=一侬=一750 J,故选项B正确.10 .（多选）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

15、引力 和功率随速度变化的图象如图所示，其中正确的是（）解析：选ACD.汽车启动时由尸尸/和尸-巴=侬可知，匀加速启动过程中，牵引力尸、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、非选择题11 .如图所示，竖直向上拉动细绳，使质量1kg的物体从静止开始以5 m/s， 的加速度上升，不计滑轮及绳子的质量和摩擦，则拉力尸在1s内对物体做的功力 多大？拉力厂在1 s末的瞬时功率为多大？（g取10 in/s=）解析：对物体受力分析，由牛顿第二定律得：2F mg= ma.由运

16、动学规律可得在1 s内物体上升的高度和1 s末的速度分别为方=己v=at.根据动滑轮的特点以及功的定义可得，在1 S内力尸做的功为 m 2h.1 S末力尸对物体做功的瞬时功率为尸=尸2V联立上述方程，代入数据可得：仍=37.5 J, P=75 W.答案：37.5 J 75 W12 . (2019 湖州模拟)高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图象.现利用这架 照相机对MD2 000家用汽车的加速性能进行研究，如图为汽车做匀加速直线运动时三次曝 光的照片，图中汽车的实际长度为4 m,照相机每两次曝光的时间间隔为2.0 s .已知该汽车 的质量为1 000 kg,额定功率为90 kW,汽车运动

17、过程中所受的阻力始终为1 500 N.(1)试利用图示，求该汽车的加速度.(2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动，匀加速运动状态最多能保持多长时间.(3)汽车所能达到的最大速度是多大.(4)若该汽车从静止开始运动，牵引力不超过3 000 N,求汽车运动2 400 m所用的最短 时间(汽车已经达到最大速度).解析：(1)由题图可得汽车在第1个2 s时间内的位移x,=9 m,第2个2 s时间内的位 移.处=15 mA V汽车的加速度a=-jT=l. 5 m/s:.(2)由尸一R=0&得，汽车牵引力尸=E+ma=(l 500+1 000X1.5) N=3 000 N汽车做匀加速运动的末速度_岛

18、 90X107= 3X10,m/s = 30 m/s匀加速运动保持的时间r 301=;二 s=20 s. a 1. 汽车所能达到的最大速度90X10天 1.5X10：m/s = 60 m/s.(4)由、(2)知匀加速运动的时间&=20 s,运动的距离. vti 30x =- X 20 m=300 id 乙 乙所以，后阶段以恒定功率运动的距离/ 2=(2 400-300) m=2 100 m对后阶段以恒定功率运动，有tzFtX 二=2卬(成一炉)解得t：=50 s所以，所用最短时间为总=e*+%=(20+50) s=70 s.答案：(1)1.5 m/s2 (2)20 s (3)60 m/s (4)70 s13 . (2018 高考全国卷IH)如图，在竖直平面内，一半径为斤的光滑圆弧轨道和水 平轨道4在月点相切，改为圆弧轨道的直径，。为圆心，)和必之间的夹角为叫 sin a,一质量为m的小球沿水平轨道向右运动，经月点沿圆弧轨道通过。点，落至水平轨道： 在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用.已知小球 在。点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零.重力加速度大小为 求(1)水平恒力的大小和小球到达。点时速度的大小：(2)小球到达A点时动量的大小：(3)小球从。点落至水平轨道所用的时间.解析：(1)设水平恒力的大小为龙，小球