專(zhuān)題06-功與功率-功能關(guān)系-高三物理二輪復(fù)習(xí)(原卷版)

2022年高三物理二輪復(fù)習(xí)資料（命題規(guī)律+知識(shí)薈萃+經(jīng)典例題+精選習(xí)題）（江蘇專(zhuān)用）專(zhuān)題06功與功率功能關(guān)系【命題規(guī)律】1、命題角度：（1）功和功率的計(jì)算；（2）功能關(guān)系2、?？碱}型：選擇題【知識(shí)薈萃】★考向一、功的分析與計(jì)算1．功的計(jì)算（1）恒力做功一般用功的公式或動(dòng)能定理求解．（2）變力做功的幾種求法方法以例說(shuō)法應(yīng)用動(dòng)能定理用力F把小球從A處緩慢拉到B處，F(xiàn)做功為WF，則有：WF－mgL（1－cosθ）＝0，得WF＝mgL（1－cosθ）微元法質(zhì)量為m的木塊在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)一周克服摩擦力做功Wf＝Ff·Δx1＋Ff·Δx2＋Ff·Δx3＋…＝Ff（Δx1＋Δx2＋Δx3＋…）＝Ff·2πR等效轉(zhuǎn)換法恒力F把物塊從A拉到B，繩子對(duì)物塊做功W＝F·（eq\f(h,sinα)－eq\f(h,sinβ)）平均力法彈簧在彈性限度內(nèi)由伸長(zhǎng)x1被繼續(xù)拉至伸長(zhǎng)x2的過(guò)程中，外力F克服彈力做功W＝eq\f(kx1＋kx2,2)·（x2－x1）圖像法一水平拉力F拉著一物體在水平面上運(yùn)動(dòng)的位移為x0，F(xiàn)－x圖線與橫軸所圍面積表示拉力所做的功，W＝eq\f(F0x0,2)功率定義法機(jī)車(chē)以恒定功率啟動(dòng)時(shí)，牽引力做功W＝Pt★考向二、功率的分析與計(jì)算（1）明確是求瞬時(shí)功率還是平均功率．P＝eq\f(W,t)側(cè)重于平均功率的計(jì)算，P＝Fvcosα（α為F和速度v的夾角）側(cè)重于瞬時(shí)功率的計(jì)算．（2）機(jī)車(chē)啟動(dòng)（F阻不變）機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P－t圖象與v－t圖象運(yùn)動(dòng)規(guī)律OA段：做加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)；AB段：做速度為vm的勻速直線運(yùn)動(dòng)OA段：以加速度a做勻加速直線運(yùn)動(dòng)；AB段：做加速度逐漸減小的變加速直線運(yùn)動(dòng)；BC段：做速度為vm的勻速直線運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析OA段：v↑?F＝eq\f(P額,v)↓?a＝eq\f(F－F阻,m)↓；AB段：F＝F阻?a＝0?P額＝F阻·vmOA段：a＝eq\f(F－F阻,m)不變?F不變?v↑?P＝F·v↑，直到P＝P額＝F·v1；AB段：v↑?F＝eq\f(P額,v)↓?a＝eq\f(F－F阻,m)↓；BC段：F＝F阻?a＝0?v達(dá)到最大值，vm＝eq\f(P額,F阻)①兩個(gè)基本關(guān)系式：P＝Fv，F(xiàn)－F阻＝ma.②兩種常見(jiàn)情況a．恒定功率啟動(dòng)：P不變，此時(shí)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到達(dá)到最大速度vm，此過(guò)程Pt－F阻s＝eq\f(1,2)mvm2；b．恒定加速度啟動(dòng)：開(kāi)始階段a不變．無(wú)論哪種啟動(dòng)方式，最大速度都等于勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即vm＝eq\f(P,F阻).★考向三、功能關(guān)系及應(yīng)用1．常見(jiàn)功能關(guān)系能量功能關(guān)系表達(dá)式勢(shì)能重力做功等于重力勢(shì)能減少量W＝Ep1－Ep2＝－ΔEp彈力做功等于彈性勢(shì)能減少量靜電力做功等于電勢(shì)能減少量分子力做功等于分子勢(shì)能減少量動(dòng)能合外力做功等于物體動(dòng)能變化量W＝Ek2－Ek1＝eq\f(1,2)mv2－eq\f(1,2)mv02機(jī)械能除重力和彈力之外的其他力做功等于機(jī)械能變化量W其他＝E2－E1＝ΔE摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能一對(duì)相互作用的摩擦力做功之和的絕對(duì)值等于產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝Ff·x相對(duì)電能克服安培力做功等于電能增加量W克安＝E2－E1＝ΔE2.功能關(guān)系的理解和應(yīng)用功能關(guān)系反映了做功和能量轉(zhuǎn)化之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，功是能量轉(zhuǎn)化的量度，在不同問(wèn)題中的具體表現(xiàn)不同．（1）根據(jù)功能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，判定能的轉(zhuǎn)化情況．（2）根據(jù)能量轉(zhuǎn)化，可計(jì)算變力做的功．【經(jīng)典例題】【例題1】一質(zhì)量為m的車(chē)廂在平直軌道上行駛。當(dāng)速度為v時(shí)，車(chē)廂所受牽引力為F，阻力為f，加速度為a，則此時(shí)對(duì)車(chē)廂的牽引功率為（）A． B． C． D．【例題2】如圖所示，光滑水平面上放有質(zhì)量為M＝2kg的足夠長(zhǎng)的木板B，通過(guò)水平輕彈簧與豎直墻壁相連的物塊A疊放在B上，A的質(zhì)量為m＝1kg，彈簧的勁度系數(shù)k＝100N/m。初始時(shí)刻，系統(tǒng)靜止，彈簧處于原長(zhǎng)。現(xiàn)用一水平向右的拉力F＝10N作用在B上，已知A、B間動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2，g取10m/s2。則（）A．A受到的摩擦力逐漸變大B．A向右運(yùn)動(dòng)的最大距離為4cmC．B做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)D．B對(duì)A的摩擦力一直對(duì)A做正功【例題3】從空中以40m/s的初速度平拋一重為10N的物體，物體在空中運(yùn)動(dòng)3s落地，不計(jì)空氣阻力，取g=10m/s2，落地前瞬間重力的功率為（）A．300W B．400W C．500W D．600W【例題4】如圖所示，高速公路上汽車(chē)定速巡航（即保持汽車(chē)的速率不變）沿拱形路面上坡，空氣阻力和摩擦阻力的大小不變。此過(guò)程中（）A．汽車(chē)的牽引力大小不變B．汽車(chē)的牽引力逐漸增大C．汽車(chē)的輸出功率保持不變D．汽車(chē)的輸出功率逐漸減小【精選習(xí)題】一、單選題1．如圖所示，運(yùn)動(dòng)員把質(zhì)量為m的足球從水平地面踢出，足球在空中達(dá)到的最高點(diǎn)的高度為h，在最高點(diǎn)時(shí)的速度為v，不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，下列說(shuō)法中正確的是（）A．運(yùn)動(dòng)員踢球時(shí)對(duì)足球做功B．足球上升過(guò)程重力做功mghC．運(yùn)動(dòng)員踢球時(shí)對(duì)足球做功D．足球上升過(guò)程克服重力做功2．在全運(yùn)會(huì)小輪車(chē)泥地競(jìng)速賽中，選手從半徑為R的圓弧形賽道頂端由靜止出發(fā)沖到坡底，設(shè)阻力大小不變?yōu)閒，選手和車(chē)總重為G。在此過(guò)程中，關(guān)于選手和車(chē)的下列說(shuō)法正確的是（）A．克服阻力做功為fRB．動(dòng)能增加量為GRC．機(jī)械能保持不變D．在坡底所受的支持力大于重力3．兩個(gè)體重相同的學(xué)生分別以圖示路徑由靜止從地面登上高為h的階梯頂端A。對(duì)于這個(gè)過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是（）A．兩學(xué)生的位移相等 B．兩學(xué)生運(yùn)動(dòng)時(shí)間一定相等C．兩學(xué)生克服重力做功一定相等 D．兩學(xué)生克服重力做功的平均功率一定相等4．2021年6月28日聶海勝利用太空跑臺(tái)——?jiǎng)痈袉诬?chē)鍛煉，如圖所示.假設(shè)動(dòng)感單車(chē)的阻力主要來(lái)源于距車(chē)軸30cm的阻尼裝置（可視為質(zhì)點(diǎn)），宇航員每分鐘蹬車(chē)90圈，則阻尼裝置對(duì)車(chē)輪的阻力大小約為350N，假設(shè)聶海勝鍛煉15分鐘克服動(dòng)感單車(chē)阻力而消耗的能量約為（）A．700KJ B．800KJ C．900KJ D．1000KJ5．如圖甲所示，一水平傳送帶沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，在傳送帶左端A處輕放一可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊，小物塊從A端到B端的速度時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示，t＝6s時(shí)恰好到B點(diǎn)，重力加速度g取10m/s2，則（）A．物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.2B．A、B間距離為16m，小物塊在傳送帶上留下的痕跡是8mC．若物塊質(zhì)量m＝1kg，物塊對(duì)傳送帶做的功為8JD．若物塊速度剛好到4m/s時(shí)，傳送帶速度立刻變?yōu)榱?，物塊不能到達(dá)B端6．如圖所示，光滑軌道abc固定在豎直面內(nèi)，ab段水平，長(zhǎng)度為2R，半徑為R的八分之一圓弧bc與ab相切于b點(diǎn)。一質(zhì)量為m的小球，在與重力大小相等的水平外力的作用下，從a點(diǎn)由靜止開(kāi)始，向右運(yùn)動(dòng)到c點(diǎn)后脫離軌道，最后落回地面。重力加速度大小為g，以下判斷正確的是（）A．小球在ab段運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度大小為B．小球從c點(diǎn)飛出后機(jī)械能守恒C．小球到達(dá)c點(diǎn)的速度大小為D．小球在bc段運(yùn)動(dòng)時(shí)重力做功絕對(duì)值與水平外力做功絕對(duì)值不相等7．如圖所示，從地面上同一位置拋出相同的兩小球、，分別落在地面上的、點(diǎn)，兩球運(yùn)動(dòng)的最大高度相同。空氣阻力不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是（）A．兩球拋出時(shí)的速度方向相同，大小不同B．球在最高點(diǎn)的動(dòng)量比球在最高點(diǎn)的動(dòng)量大C．球落地時(shí)重力的功率比球落地時(shí)重力的功率大D．球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間比球在空中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間長(zhǎng)8．一汽車(chē)在平直公路上行駛。從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率隨時(shí)間的變化如圖所示。假定汽車(chē)所受阻力的大小恒定不變。下列描述該汽車(chē)的速度隨時(shí)間變化的圖像中，可能正確的是（）A． B．C． D．9．草地滑坡是不少生態(tài)公園中的休閑項(xiàng)目。甲、乙兩游客先后分別乘坐相同滑車(chē)從同一滑道的同一位置由靜止下滑。游客乙的質(zhì)量比甲大。將滑道簡(jiǎn)化為一傾斜的斜面，滑車(chē)與滑道的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同。則（）A．乙滑到底端時(shí)的速度更大 B．乙在滑道上滑行的時(shí)間更長(zhǎng)C．下滑相同高度時(shí)，乙重力的功率更大 D．滑車(chē)在滑道上兩次滑行產(chǎn)生的熱量相同10．罰球是籃球比賽的重要得分手段，如圖所示，運(yùn)動(dòng)員進(jìn)行兩次罰球，第一次籃球出手瞬間速度沿a方向，第二次沿b方向，兩次出手位置相同且都從同一位置進(jìn)入籃筐，忽略空氣阻力影響。下列說(shuō)法正確的是（）A．籃球上升至最高點(diǎn)時(shí)處于超重狀態(tài)B．每次重力對(duì)籃球做功的功率均先減小后增大C．籃球兩次落入籃筐時(shí)的速度方向相同D．籃球出手后到投入籃筐的時(shí)間可能相等二、解答題11．在水平路面上進(jìn)行的汽車(chē)碰撞測(cè)試中，t=0時(shí)刻汽車(chē)A從靜止開(kāi)始以恒定功率P加速運(yùn)動(dòng)，t=t0時(shí)刻關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車(chē)A繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，t=t1時(shí)刻與靜止的汽車(chē)B發(fā)生正碰，碰撞時(shí)間極短，碰后兩車(chē)粘在一起繼續(xù)運(yùn)動(dòng)距離L后停止。已知兩車(chē)質(zhì)量均為m，碰前汽車(chē)A運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力為車(chē)重的μ倍，碰后兩車(chē)共同運(yùn)動(dòng)時(shí)所受阻力為兩車(chē)總重的2μ倍，重力加速度為g。求：（1）碰后瞬間兩車(chē)的共同速度v；（2）碰前瞬間A車(chē)的速度大小v1；（3）碰前A車(chē)克服阻力所做的功W1以及A車(chē)牽引力的沖量大小I。12．如圖所示，在距水平地面高為0.4m處，水平固定一根長(zhǎng)直光滑桿，在桿上P點(diǎn)固定一輕定滑輪，滑輪可繞水平軸無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，在P點(diǎn)的右邊，桿上套有一質(zhì)量m=2kg的小球A。半徑R=0.3m的光滑半圓形細(xì)軌道豎直地固定在地面上，其圓心O在P點(diǎn)的正下方，在軌道上