高考物理二轮复习第一部分专题五功功率动能定理学案.doc
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1、1 / 18【2019【2019 最新最新】精选高考物理二轮复习第一部分专题五功精选高考物理二轮复习第一部分专题五功功率动能定理学案功率动能定理学案江苏卷考情导向考点考题考情功 功率的分析与计算2017 年江苏 T14考查共点力平衡的条件及其应用;功的计算动能定理的应用2017 年江苏 T3考查动能定理的应用2015 年江苏 T14考查了动能定理、牛顿第二定律、共点力平衡和胡克定律的运用2013 年江苏 T5考查频闪照片的理解、速度公式、动能和估算的方法1该专题的题型以选择题、计算题为主2高考命题的热点集中在功、功率的分析与计算,应用动能定理解决单个物体的运动及多过程问题考点 1| 功 功率的
2、分析与计算 难度:中档 题型:选择题 五年 1 考(对应学生用书第 22 页)1(2012江苏高考 T3)如图 51 所示,细线的一端固定于 O 点,另一端系一小球在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由 A 点运动到 B 点在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是( ) 【导学号:17214080】图 51B逐渐减小A逐渐增大 D先减小,后增大C先增大,后减小 【解题关键】 关键语句信息解读在水平拉力作用下拉力F的方向不变2 / 18小球做匀速圆周运动 小球以恒定速率运动 拉力沿切线方向分力与小球重力沿切线方向分力大小相等A A 小球速率恒定,由动能定理知:拉力做的功与克服重力做的小球速率恒
3、定,由动能定理知:拉力做的功与克服重力做的功始终相等,将小球的速度分解,可发现小球在竖直方向分速度功始终相等,将小球的速度分解,可发现小球在竖直方向分速度逐渐增大,重力的瞬时功率也逐渐增大,则拉力的瞬时功率也逐逐渐增大,重力的瞬时功率也逐渐增大,则拉力的瞬时功率也逐渐增大,渐增大,A A 项正确项正确 2(2017江苏高考 T14)如图 52 所示,两个半圆柱 A、B 紧靠着静置于水平地面上,其上有一光滑圆柱 C,三者半径均为 RC 的质量为 m,A、B 的质量都为,与地面间的动摩擦因数均为 现用水平向右的力拉 A,使 A 缓慢移动,直至 C 恰好降到地面整个过程中 B 保持静止设最大静摩擦力
4、等于滑动摩擦力,重力加速度为 g求:图 52(1)未拉 A 时,C 受到 B 作用力的大小 F;(2)动摩擦因数的最小值 min;(3)A 移动的整个过程中,拉力做的功 W 【导学号:17214081】【解析】 (1)对 C 受力分析,如图所示根据平衡条件有 2Fcos 30mg解得 Fmg(2)C 恰好降到地面时,B 受 C 压力的水平分力最大FxmaxmgB 受地面的摩擦力 fmg根据题意,B 保持静止,则有 fminFxmax解得 min(3)C 下降的高度 h(1)R3 / 18A 的位移 x2(1)R摩擦力做功的大小 Wffx2(1)mgR根据动能定理 WWfmgh00解得 W(21
5、)(1)mgR【答案】 (1)mg (2) (3)(21)(1)mgR1计算功、功率时应注意的三个问题(1)功的公式 WFl 和 WFlcos 仅适用于恒力做功的情况(2)变力做功的求解要注意对问题的正确转化,如将变力转化为恒力,也可应用动能定理等方法求解(3)对于功率的计算,应注意区分公式 P 和公式 PFv,前式侧重于平均功率的计算,而后式侧重于瞬时功率的计算2机车启动模型中的两点技巧机车启动匀加速过程的最大速度 v1(此时机车输出的功率最大)和全程的最大速度 vm(此时 F 牵F 阻)求解方法:(1)求 v1:由 F 牵F 阻ma,PF 牵 v1 可求 v1(2)求 vm:由 PF 阻
6、vm,可求 vm考向 1 功的理解与计算1(多选)(2017徐州二模)如图 53 所示,竖直平面内有一半圆槽,A、C 等高,B 为圆槽最低点,小球从 A 点正上方 O 点静止释放,从 A 点切入圆槽,刚好能运动至 C 点设球在 AB 段和 BC 段运动过程中,运动时间分别为 t1、t2,克服摩擦力做功分别为W1、W2,则( )图 53Bt1t2At1t2 DW1W2CW1W2 4 / 18BCBC 小球刚开始自由落体,到达小球刚开始自由落体,到达 C C 点速度大小为零,由受力点速度大小为零,由受力分析,小球在分析,小球在 BCBC 阶段一直减速,则小球在阶段一直减速,则小球在 ABAB 阶段
7、平均速率大阶段平均速率大于于 BCBC 阶段,两段弧长相等,所以阶段,两段弧长相等,所以 t1t1t2t2,B B 选项正确在选项正确在 ABAB和和 BCBC 任一对称位置上都有小球在任一对称位置上都有小球在 ABAB 上速率大于上速率大于 BCBC 上速率,上速率,则需要的向心力大,则轨道对小球的弹力大,由摩擦力公式,则需要的向心力大,则轨道对小球的弹力大,由摩擦力公式,受到的摩擦力就大,两段圆弧相等,根据功的计算公式可得受到的摩擦力就大,两段圆弧相等,根据功的计算公式可得W1W1W2W2,C C 选项正确选项正确 2(2017徐州模拟)如图 54 所示,在投球游戏中,小明坐在可升降的椅子
8、上,向正前方的圆桶水平抛出篮球已知某次抛出点的实际高度为 20 m,桶的高度为 04 m,到抛出点的水平距离为16 m,球恰好落入桶内,篮球质量约为 05 kg,小明对球做功约为( ) 【导学号:17214082】图 54B2 JA02 J D200 JC20 J B B 篮球做平抛运动,竖直方向下降高度为抛出点的实际高度篮球做平抛运动,竖直方向下降高度为抛出点的实际高度与桶的高度差,竖直方向:与桶的高度差,竖直方向:H Hh hgt2gt2水平方向:xvt由动能定理,人对篮球做功为篮球平抛初动能,则:WMv2B 由以上三式代入数据可得小明对球做功约为 2 J,故选考向 2 功率的分析和计算3
9、(多选)(2017徐州期中)如图 55 所示,物块用一不可伸长的轻绳跨过小滑轮与小球相连,与小球相连的轻绳处于水平拉直状5 / 18态小球由静止释放运动到最低点过程中,物块始终保持静止,不计空气阻力下列说法正确的有( ) 【导学号:17214083】图 55A小球刚释放时,地面对物块的摩擦力为零B小球运动到最低点时,地面对物块的支持力可能为零C上述过程中小球的机械能守恒D上述过程中小球重力的功率一直增大ACAC 小球刚释放时,小球速度为零,此时绳子的拉力为零,小球刚释放时,小球速度为零,此时绳子的拉力为零,对物块分析可知,受到的摩擦力为零,故对物块分析可知,受到的摩擦力为零,故 A A 正确;
10、小球运动到正确;小球运动到最低点时,若地面对物块的支持力为零,此时绳子的拉力对物最低点时,若地面对物块的支持力为零,此时绳子的拉力对物块有向右的分力,不可能静止,故块有向右的分力,不可能静止,故 B B 错误;整体受力分析,只错误;整体受力分析,只有重力做功,故机械能守恒,故有重力做功,故机械能守恒,故 C C 正确;刚释放小球时,小球正确;刚释放小球时,小球速度为零,小球重力的功率为零,到达最低点时,速度方向与速度为零,小球重力的功率为零,到达最低点时,速度方向与重力方向垂直,小球重力的功率为零,故小球重力的功率先增重力方向垂直,小球重力的功率为零,故小球重力的功率先增大后减小,故大后减小,
11、故 D D 错误错误 4(2017宿迁三模)如图 56 所示,四个相同的小球A、B、C、D,其中 A、B、C 位于同一高度 h 处,A 做自由落体运动,B 沿光滑斜面由静止滑下,C 做平抛运动,D 从地面开始做斜抛运动,其运动的最大高度也为 h在每个小球落地的瞬间,其重力的功率分别为 PA、PB、PC、PD下列关系式正确的是( ) 【导学号:17214084】图 56BPAPCPBPDAPAPBPCPD DPAPCPDPBCPAPCPDPB 6 / 18C C AA 做自由落体运动,做自由落体运动,C C 做平抛运动,竖直方向做自由落体做平抛运动,竖直方向做自由落体运动,故运动,故 A A、C
12、 C 落地时竖直方向的速度大小相同,故落地时的落地时竖直方向的速度大小相同,故落地时的功率功率 P Pmgvmgv 相同;相同;D D 做斜抛运动,到达最高点跟做斜抛运动,到达最高点跟 A A 下落时的高下落时的高度相同,故竖直方向的速度跟度相同,故竖直方向的速度跟 A A 落地时的速度大小相同,故功落地时的速度大小相同,故功率相同;率相同;B B 沿斜面下滑,下滑到斜面底端的速度跟沿斜面下滑,下滑到斜面底端的速度跟 A A 落地时的落地时的速度相同,但速度方向与重力方向成一定的夹角,故功率小于速度相同,但速度方向与重力方向成一定的夹角,故功率小于A A 的功率,故的功率,故 C C 正确正确
13、 考向 3 机车启动问题5(2017南通模拟)近年来城市的汽车越来越多,排放的汽车尾气是形成“雾霾”天气的一个重要因素,为减少二氧化碳排放,我国城市公交正大力推广新型节能环保电动车,在检测某款电动车性能的实验中,质量为 8102 kg 的电动车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为 15 m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力 F 及对应的速度 v,并描绘出 F图象(图中AB、AO 均为直线),假设电动车行驶时所受的阻力恒定,则根据图象,下列判断中正确的是( )【导学号:17214085】图 57A电动车运动过程中所受的阻力 f2 000 NB电动车的额定功率 P6 000
14、WC电动车由静止开始持续匀加速运动的时间 t75 sD电动车从静止开始运动到最大速度消耗的电能 E9104 JB B 当最大速度当最大速度 vmaxvmax1515 m/sm/s 时,牵引力为时,牵引力为 FminFmin400400 N N,故,故恒定阻力恒定阻力 f fFminFmin400400 N N,故,故 A A 错误;额定功率错误;额定功率P PFminvmaxFminvmax6 6 kWkW,故,故 B B 正确;匀加速运动的加速度正确;匀加速运动的加速度 a a 7 / 18m/s2m/s22 2 m/s2m/s2,匀加速运动的最大速度,匀加速运动的最大速度 v v m/sm
15、/s3 3 m/sm/s,电,电动车维持匀加速运动的时间动车维持匀加速运动的时间 t t1 15 5 s s,故,故 C C 错误;错误;ACAC 段做段做变加速直线运动,无法求解其运动位移,所以无法求出时间,变加速直线运动,无法求解其运动位移,所以无法求出时间,也就求不出阻力做的功,故也就求不出阻力做的功,故 D D 错误错误 考点 2| 动能定理的应用 难度:较难 题型:选择题、计算题 五年 3 考(对应学生用书第 23 页)3(2015江苏高考 T14)一转动装置如图 58 所示,四根轻杆OA、OC、AB 和 CB 与两小球及一小环通过铰链连接,轻杆长均为l,球和环的质量均为 m,O 端
16、固定在竖直的轻质转轴上套在转轴上的轻质弹簧连接在 O 与小环之间,原长为 L装置静止时,弹簧长为 L转动该装置并缓慢增大转速,小环缓慢上升弹簧始终在弹性限度内,忽略一切摩擦和空气阻力,重力加速度为 g求:图 58(1)弹簧的劲度系数 k;(2)AB 杆中弹力为零时,装置转动的角速度 0;(3)弹簧长度从 L 缓慢缩短为 L 的过程中,外界对转动装置所做的功 W【解题关键】 关键语句信息解读四根轻杆OA、OC、AB和CB与两个小球及一小环通过铰链连接轻杆对小球和小环的力一定沿杆,可以是拉力,也可以是压力小球和小环的合力均为零装置静止时,弹簧长为L3 2 弹簧对小环的弹力大小为k,方向竖直向上L
17、2小环的合力始终为零 缓慢增大转速,小环缓慢上升 小球水平方向合力提供向心力,竖直方向合力为零8 / 18弹簧长度从L缓慢缩短为 的过程中3 2L 2全过程弹簧的弹性势能变化为零【解析】 (1)装置静止时,设 OA、AB 杆中的弹力分别为F1、T1,OA 杆与转轴的夹角为 1小环受到弹簧的弹力 F 弹 1kL 2小环受力平衡,F 弹 1mg2T1cos 1小球受力平衡,F1cos 1T1cos 1mgF1sin 1T1sin 1解得 k(2)设 OA、AB 杆中的弹力分别为 F2、T2,OA 杆与转轴的夹角为2,弹簧长度为 x小环受到弹簧的弹力 F 弹 2k(xL)小环受力平衡,F 弹 2mg
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- 高考 物理 二轮 复习 第一 部分 专题 功率 动能 理学
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