高三物理二轮复习精讲精练 05讲 功、功率与机械能原卷版

高考物理二轮复习（新高考）专题05力与功.能量高考考点分析--上个专题力和运动，在力使物体的运动中，有着能量的转换，而功与能之间有事紧密联系的-功是能的量度！高考的第二个重点：功与能量。高考考察中，功与能量的考察一直是伴随着各种运动的。主要命题点：1.功能转换关系；2.机车启动问题；3.动能定理的应用；4.机械能守恒定律；5.能量守恒定律。这类题的关键就是认清物体在运动过程中所受的力，根据受力分析出各种力所做的功，将正功和负功分别代入各定律中列等式，最后计算出所求未知量。题型一般为单项选择题、不定项选择题和计算题。知识框架学习目标1.功、功率计算公式动能定理、机械能守恒定律2.确定研究对象能分析出物体所受的力以及力所做的功。3.确定力做功的正负并根据守恒定律列出等式。4.熟练掌握功与能量的解题技巧。05讲功、功率与机械能功、功率与机械能的思维导图重难点突破-考点应用1.功-恒力做功的公式方法：W＝F·l（力乘力方向上的位移）W＝F·lcosα，此公式可以解决功的大多数问题--功的大小，功的正负，做功不做功变力功-动能定理2.功率例1：（2022·广东华侨中学高三阶段练习）在光滑水平面上，t=0时开始用水平恒力F拉一物体，物体从静止开始运动。在0～t0时间内F做功为W1，在t0～2t0时间内F做功为W2，则W2：W1为（）A．1 B．2 C．3 D．4跟踪训练1：（2021·黑龙江·绥棱县第一中学高一阶段练习）水平面上有一固定斜面，一质量为m的物块从斜面顶端A处下滑到底端并滑上水平面，最后停在B处。已知全程动摩擦因数为μ，物块初末位置的水平距离为L，如图所示。则整个过程克服摩擦力做功为（  ）A．等于μmgL B．大于μmgL C．小于μmgL D．以上皆有可能3.功能关系(1)合外力做功与动能的关系：W合＝ΔEk。(2)重力做功与重力势能的关系：WG＝－ΔEp。(3)弹簧弹力做功与弹性势能的关系：W弹＝－ΔEp弹。(4)除重力、系统内弹力以外其他力做功与机械能的关系：W其他＝ΔE机。(5)系统内一对滑动摩擦力做功与内能的关系：fl相对＝ΔE内。(6)电场力做功与电势能的关系:例2：（2022·黑龙江实验中学高三期中）如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（）A．匀强电场的电场强度B．小球动能的最小值为C．小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先增大后减小，再增大跟踪训练2：（2022·江苏·高三阶段练习）如图所示，竖直向下的匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器C。导体棒AD放置在导轨上，在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动，运动过程中棒始终与导轨垂直且与导轨电接触良好，不计棒和导轨的电阻。则（）A．导体棒向右做加速度减小的加速运动B．导体棒向右做匀加速运动C．恒力F做的功等于导体棒增加的动能D．电容器所带的电荷量先增加后保持不变4.机车启动问题(1)恒定功率启动①v­t图象如图1所示，机车先做加速度逐渐减小的变加速直线运动，后做匀速直线运动，当F＝F阻时，vm＝eq\f(P,F)＝eq\f(P,F阻)。②动能定理：Pt－F阻x＝eq\f(1,2)mv2－0。(2)恒定加速度启动①v­t图象如图2所示，机车先做匀加速直线运动，当功率增大到额定功率后获得匀加速的最大速度v1。之后做变加速直线运动，直至达到最大速度vm后做匀速直线运动。②常用公式：eq\b\lc\{(\a\vs4\al\co1(F－F阻＝ma,P额＝Fv1,P额＝F阻vm,v1＝at1))例3：（2022·云南·曲靖市第二中学高二阶段练习）2022年3月10日，“95号汽油跑步进入9元时代”冲上微博热搜，许多车主纷纷表示顶不住油价而迫切想买电动车代步。其中，某品牌纯电动车型部分参数：整备质量约1200kg，高性能版的驱动电机最大功率120kW，峰值扭矩为290N•m，驱动形式为前车驱动，NEDC综合续航里程430km。该电动汽车在公路上行驶受到阻力大小恒为4×103N，则下列说法正确的是（）A．汽车的最大速度为20m/sB．汽车以2m/s2的加速度匀加速启动，汽车匀加速的时间为9.375sC．汽车以2m/s2的加速度匀加速启动，启动后第2s末时发动机的实际功率是32kWD．里程120～320m过程克服阻力所做的功约为8×104J跟踪训练3：（2022·辽宁抚顺·高三阶段练习）上海市区运行着装备超级电容的快充高智能超级电容公交车，此公交车在乘客上下车的间隙进行充电，充电不到就能行驶，此公交车质量为、最大功率为。公交车运行线路始终在同一水平面内，正常运行时受到的阻力恒为车重的，公交车由静止开始启动，最快只需要30s就能达到最大速度，取重力加速度大小，则公交车从静止启动到速度最大时通过的路程的最小值为（

）A． B． C． D．5.应用动能定理解题关键：“一个过程、两个状态、四个关注”(1)一个过程：明确研究过程，确定这一过程研究对象的受力情况和位置变化或位移信息。(2)两个状态：明确研究对象始、末状态的速度或动能情况。(3)四个关注①建立运动模型，判断物体做了哪些运动。②分析各个运动过程中物体的受力和运动情况。③抓住运动模型之间的联系纽带，如速度、加速度、位移，确定初、末状态。④根据实际情况分阶段或整个过程利用动能定理列式计算。例4：（2023·全国·汤原县高级中学高三专题练习）某探究小组对一辆新能源小车的性能进行研究。他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为图像，如图所示（除2~10s时间段图线为曲线外，其余时间段图线均为直线）。已知小车运动的过程中，2~14s时间段内小车的功率保持不变，在第14s末撤去动力而让小车自由滑行，小车的质量为1.0kg，可认为在整个运动过程中小车所受到的阻力大小不变。以下对小车的描述正确的是（）A．小车所受的阻力大小为3NB．小车匀速行驶阶段的功率为9WC．小车在加速运动过程中位移的大小为40mD．小车在前2s受到的合力大小大于阻力大小跟踪训练4：（2022·浙江·杭州高级中学高一期末）如图所示，一物体质量为m的物体，在竖直向上的恒力F（大小未知）的作用下由静止开始向上运动，经过一段时间上升的高度为h，此时撤去F，又经过两倍的时间刚好回到出发点。不计空气阻力，则（）A．撤去F前后加速度之比为B．从出发点开始，物体上升的最大高度为hC．恒力F的大小为D．回到出发点时物体的速度为6.应用机械能守恒定律解题的基本思路例5：（2020·湖南·武冈市教育科学研究所高二学业考试）如图，在距地面h高处以初速度v0沿水平抛出一个物体，不计空气阻力，物体在下落过程中，下列说法中正确的是（）A．物体在c点的机械能比在a点的机械能大B．物体在c点的动能比在a点的动能小C．物体在a、b、c三点的动能一样大D．物体在a、b、c三点的机械能相等跟踪训练5：（2022·安徽·高三阶段练习）一款儿童棒球发球机向上发射棒球供初学者练习。假设发球机（高度不计）在地面上以初速度竖直向上发射一棒球（可视为质点），棒球途经A点时速度方向向上、速度大小为v，不计空气阻力，取地面为重力势能的零势能面。当棒球的发射速度变为时，以下说法正确的是（）A．棒球上升的最大高度变为原来的2倍B．棒球在最高点的机械能变为原来的2倍C．棒球上升过程的时间变为原来的2倍D．棒球经过A点的速度大小变为2v基础训练1．（2021·江苏·高二学业考试）如图，运动员将质量为m的足球从地面上以速度v踢出，足球恰好水平击中高为h的球门横梁。以地面为零势能面，不计空气阻力，则足球在飞行过程中的机械能为（）A．mv2 B．mgh C．mv2+mgh D．mv2-mgh2.（2022·湖南·隆回县教育科学研究室高一期末）一可视为质点的物体从高h处开始自由下落，下落至某一位置时其动能与重力势能恰好相等（取地面为零势能面），下列结论错误的是（）A．此时物体所处的高度为 B．此时物体的速度为C．这段下落的时间为 D．此时物体的机械能可能小于mgh3.（2022·湖北·高三期中）武汉轨道交通5号线是武汉第一条采用全自动驾驶模式运行的地铁线路，是连接武昌区至青山区的主要交通干线之一，2021年12月26日上午9时56分开通运营。一名乘客上车后，在列车开动前从车的后端加速向前端跑动，设此时人受的摩擦力为，车厢受到的摩擦力为；列车开动后，在一段平直轨道运行时，他站在列车最前方欣赏隧道内风景，对车厢壁施加水平推力F。下列说法正确的是（）A．、均不做功B．当车减速前进时，人对车做的总功为正功C．当车加速前进时，人对车做的总功为正功D．当车匀速前进时，人对车做的总功为正功4.（2022·陕西咸阳·高三期中）由于某种原因，商场内的自动扶梯（可视为固定的斜面）的电源关闭，顾客用大小为F、方向沿扶梯向上的恒力将购物车从扶梯的底端匀加速推到顶端，如图所示。已知购物车的质量为m，扶梯的倾角为θ、长度为L，扶梯对购物车的阻力大小为其所受重力的k倍。人和购物车均可视为质点，重力加速度大小为g，在购物车由静止开始沿扶梯运动到顶端的过程中（）A．重力对购物车做正功B．恒力F对购物车做的功为FLC．扶梯对购物车的支持力做的功为mgLcosθD．购物车克服扶梯阻力做的功为kmgL能力提升5.（2020·江西·进贤县第三中学高二竞赛）如图所示，地面上方存在水平向右的匀强电场，现将一带电小球从距离地面O点高h处的A点以水平速度抛出，经过一段时间小球恰好垂直于地面击中地面上的B点，B到O的距离也为h，当地重力加速度为g，则下列说法正确的是（）A．从A到B的过程中小球的动能先增大后减小B．下落过程中小球机械能一直减小C．小球在B点的速度刚好为D．从A点到B点小球的电势能增加了mgh6.（2022·重庆·万州纯阳中学校高三阶段练习）如图甲所示，用一轻质绳拴着一质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动（不计一切阻力），小球运动到最高点时绳对小球的拉力为FT，小球在最高点的速度大小为v，其FT－v2图像如图乙所示，则下列正确的是（

）A．当v2＝c时，轻质绳最高点拉力大小为B．若v2＝b，小球运动到最低点时绳的拉力为6aC．轻质绳长为D．当地的重力加速度为7.（2022·江苏徐州·高三期末）冬奥会上，跳台滑雪运动员从跳台A处以速度水平飞出，一段时间后落在斜坡上B处，如图所示.运动员在空中受到方向竖直向上的阻力f作用，已知运动员的质量为，阻力f为重力的0.2倍，斜坡的倾角，重力加速度取，，.求运动员：（1）在空中运动的时间t；（2）从A运动到B的过程中，重力做功的功率P。8.（2022·重庆一中高三期中）水平地面上方空间存在一匀强电场，场强大小为，方向水平向右，现从地面上的某点A，以初