高中物理高分點撥：25個解題模型套路及技巧大全模型13 變力做功（原卷版）

1、洪老師的高考必備資料庫模型13 變力做功(原卷版)1.化變力為恒力變力做功直接求解時,往往都比較復雜,若通過轉(zhuǎn)換研究對象,有時可以化為恒力,用W=Flcos 求解。此方法常應用于輕繩通過定滑輪拉物體的問題中。2.利用平均力求變力做功在求解變力做功時,若物體受到的力的方向不變,而大小隨位移呈線性變化,即力均勻變化時,則可以等效為物體受到一大小為=的恒力做功,F1、F2分別為物體初、末狀態(tài)所受到的力,然后用公式W=lcos 求此力所做的功。3.利用F-x圖象求變力做功在F-x圖象中,圖線與x軸所圍“面積”的代數(shù)和就表示力F在這段位移所做的功,且位于x軸上方的“面積”為正,位于x軸下方的“面積”為負

2、。4.利用動能定理求變力做功動能定理既適用于直線運動,也適用于曲線運動;既適用于求恒力做功,也適用于求變力做功。使用動能定理可根據(jù)動能的變化來求功,是求變力做功的一種方法。5.利用W=Pt求變力做功這是一種等效代換的觀點,用W=Pt計算功時,必須滿足變力的功率是一定的這一條件。6.用微元法求變力做功將物體的運動過程分割成許多小段,因每小段很小,每一小段上作用在物體上的力可以視為恒力,這樣就將變力做的功轉(zhuǎn)化為在無數(shù)多個無窮小的位移上的恒力所做的功的代數(shù)和。【典例1】如圖所示,固定的光滑豎直桿上套著一個滑塊,滑塊用輕繩系著繞過光滑的定滑輪O?，F(xiàn)以大小不變的拉力F拉繩,使滑塊從A點起由靜止開始上升。

3、滑塊運動到C點時速度最大。已知滑塊的質(zhì)量為m,滑輪O到豎直桿的距離為d,OAO=37,OCO=53,重力加速度為g,sin 37=0.6cos 37=0.8。求:(1)拉力F的大小。(2)滑塊由A到C過程中拉力F做的功。【變式訓練1】如圖所示,固定的光滑豎直桿上套著一個滑塊,用輕繩系著滑塊繞過光滑的定滑輪,以大小恒定的拉力F拉繩,使滑塊從A點起由靜止開始上升。若從A點上升至B點和從B點上升至C點的過程中拉力F做的功分別為W1和W2,圖中AB=BC,則()。A.W1W2 B.W1W2 C.W1=W2 D.無法確定W1和W2的大小關系【典例2】輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上,左端與一質(zhì)量m=0.5 kg的

4、物塊相連,如圖甲所示,彈簧處于原長狀態(tài),物塊靜止且與水平面間的動摩擦因數(shù)=0.2。以物塊所在處為原點,以水平向右為正方向建立x軸,現(xiàn)對物塊施加水平向右的外力F,F隨x軸坐標變化的情況如圖乙所示,物塊運動至x=0.4 m處時速度為零,則此時彈簧的彈性勢能為(重力加速度g=10 m/s2)()。A.3.1 J B.3.5 J C.1.8 J D.2.0 J【變式訓練2】某星球半徑R=6106 m,假設該星球表面上有一傾角=30的固定斜面體,一質(zhì)量m=1 kg的小物塊在力F作用下從靜止開始沿斜面向上運動,力F始終與斜面平行,如圖甲所示。已知小物塊和斜面間的動摩擦因數(shù)=,力F隨位移x變化的規(guī)律如圖乙所

5、示(取沿斜面向上為正方向),如果小物塊運動12 m時速度恰好為零,已知引力常量G=6.6710-11 Nm2/kg2。求:(計算結果保留1位有效數(shù)字)甲乙(1)該星球表面上的重力加速度g的大小。(2)該星球的平均密度?！镜淅?】(多選)如圖所示,擺球質(zhì)量為m,懸線長為L,把懸線拉到水平位置后放手。設在擺球運動過程中空氣阻力F阻的大小不變,則下列說法正確的是()。A.重力做功為mgL B.懸線的拉力做功為0C.空氣阻力F阻做功為-mgL D.空氣阻力F阻做功為-F阻L【變式訓練3】如圖甲所示,水平平臺上有一個質(zhì)量m=50 kg的物塊,站在水平地面上的人用跨過定滑輪的細繩向右拉動物塊,細繩不可伸長

6、。不計滑輪的大小、質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦。在人以速度v=0.5 m/s從平臺邊緣正下方勻速向右前進x=4 m的過程中,始終保持桌面和手的豎直高度差h=3 m不變。已知物塊與平臺間的動摩擦因數(shù)=0.5,重力加速度g=10 m/s2。求人克服細繩的拉力做的功。甲乙【典例4】質(zhì)量為1.0103 kg的汽車,沿傾角為30的斜坡由靜止開始運動,汽車在運動過程中所受摩擦阻力大小恒為2000 N,汽車發(fā)動機的額定輸出功率為5.6104 W,開始時汽車以a=1 m/s2的加速度做勻加速運動。(重力加速度g=10 m/s2)(1)求汽車做勻加速運動的時間t1。(2)求汽車所能達到的最大速率。(3)若斜坡長143

7、.5 m,且認為汽車到達坡頂時恰好達到最大速率,則汽車從坡底到坡頂需多長時間?【變式訓練4】某校物理興趣小組決定舉行遙控賽車比賽,比賽路徑如圖所示?？梢暈橘|(zhì)點的賽車從起點A出發(fā),沿水平直線軌道運動L后,由B點進入半徑為R的光滑豎直半圓軌道,并通過半圓軌道的最高點C,才算完成比賽。B是半圓軌道的最低點,水平直線軌道和半圓軌道相切于B點。已知賽車質(zhì)量m=0.5 kg,通電后以額定功率P=2 W工作,進入豎直半圓軌道前受到的阻力恒為Ff=0.4 N,隨后在運動中受到的阻力均可不計,L=10.0 m,R=0.32 m,重力加速度g取10 m/s2。(1)要使賽車完成比賽,賽車在半圓軌道的B點對軌道的壓力至少為多大?(2)要使賽車完成比賽,電動機至少工作多長時間?(3)若電動機工作時間t0=5 s,當半圓軌道半徑為多少時賽車能完成比賽且飛出的水平距離最大?水平距離最大是多少?【典例5】如圖所示，頂角的金屬導軌固定在水平面內(nèi)，導軌處在方向豎直，磁感應強度為的勻強磁場中，一根與垂直的導體棒在水平外力作用下的恒定速度沿導軌向右滑動，導體棒的質(zhì)量為，導軌與導體棒單位長度的電阻均為，導體棒與導軌接觸點為和，導體棒在滑動