高中物理魯科版第一章功和功率 2023版第1章章末分層突破

章末分層突破[自我校對(duì)]①力的方向上②Fs③正④負(fù)⑤F合scosα⑥不省⑦比值⑧eq\f(W,t)⑨Feq\x\to(v)cosα⑩Fv?W有用＋W額外?W輸出＋W損失________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________摩擦力做功的分析1.滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對(duì)物體不做功：如圖1-1所示，物塊A從斜槽上滑下，最后停在平板車B上，而平板車始終未動(dòng)，在物塊A與平板車B相對(duì)滑動(dòng)的過(guò)程中，平板車B所受的滑動(dòng)摩擦力不做功，平板車受地面的靜摩擦力也不做功．2．滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對(duì)物體做負(fù)功：(1)如圖1-1中，物塊A相對(duì)于平板車B滑動(dòng)的過(guò)程中，物塊A所受的滑動(dòng)摩擦力對(duì)物塊做負(fù)功．圖1-1(2)如圖1-2所示，在一與水平方向夾角為θ的傳送帶上，有一物體A隨傳送帶一起勻速向下運(yùn)動(dòng)，靜摩擦力對(duì)物體A做負(fù)功．圖1-23．滑動(dòng)摩擦力和靜摩擦力都可以對(duì)物體做正功：(1)如圖1-1中，如果平板車不固定，且地面光滑，在物塊A滑上平板車B的過(guò)程中，物塊對(duì)平板車的滑動(dòng)摩擦力與平板車的運(yùn)動(dòng)方向相同，滑動(dòng)摩擦力對(duì)平板車做正功．(2)如圖1-2中，如果物體A隨傳送帶一起勻速向上運(yùn)動(dòng)，物塊A所受靜摩擦力與物體的位移方向一致，靜摩擦力對(duì)物體A做正功．(多選)如圖1-3所示，物體沿弧形軌道滑下后進(jìn)入足夠長(zhǎng)的水平傳送帶，傳送帶以圖示方向勻速運(yùn)轉(zhuǎn)，則傳送帶對(duì)物體做功情況可能是()圖1-3A．始終不做功B．先做負(fù)功后做正功C．先做正功后不做功D．先做負(fù)功后不做功【解析】設(shè)傳送帶運(yùn)轉(zhuǎn)的速度大小為v1，物體剛滑上傳送帶時(shí)的速度大小為v2.(1)當(dāng)v1＝v2時(shí)，物體與傳送帶間無(wú)摩擦力，傳送帶對(duì)物體始終不做功．(2)當(dāng)v1＜v2時(shí)，物體相對(duì)于傳送帶向右運(yùn)動(dòng)，物體受到的滑動(dòng)摩擦力向左，物體先勻減速運(yùn)動(dòng)至速度為v1才勻速運(yùn)動(dòng)，故傳送帶對(duì)物體先做負(fù)功后不做功．(3)當(dāng)v1＞v2時(shí)，物體先勻加速運(yùn)動(dòng)直至速度增為v1才勻速運(yùn)動(dòng)，故傳送帶對(duì)物體先做正功后不做功．【答案】ACD功率的理解及應(yīng)用＝eq\f(W,t)，此式求出的是t時(shí)間內(nèi)的平均功率，當(dāng)然若功率一直不變，亦為瞬時(shí)功率，當(dāng)時(shí)間t極短時(shí)，求出的功率也是瞬時(shí)功率．2．P＝Fvcosα，即功率等于力F、運(yùn)動(dòng)的速度v以及力和速度的夾角α的余弦的乘積．當(dāng)α＝0時(shí)，公式簡(jiǎn)化為P＝Fv.3．機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)或以恒定加速度啟動(dòng)(1)P＝Fv指的是牽引力的瞬時(shí)功率．(2)依據(jù)P＝Fv及a＝eq\f(F－f,m)討論各相關(guān)量的變化，三個(gè)最終狀態(tài)量的特點(diǎn)：P＝Pm，a＝0(F＝f)，v＝vm.質(zhì)量為2kg的物體做自由落體運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)2s落地．g取10m/s2.關(guān)于重力做功的功率，下列說(shuō)法正確的是()【導(dǎo)學(xué)號(hào)：45732023】A．下落過(guò)程中重力的平均功率是400WB．下落過(guò)程中重力的平均功率是100WC．落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是400WD．落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是200W【解析】物體2s下落的高度為h＝eq\f(1,2)gt2＝20m，落地時(shí)的速度為v＝gt＝20m/s，所以下落過(guò)程中重力的平均功率是P＝eq\f(mgh,t)＝200W，落到地面前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是P＝mgv＝400W，選項(xiàng)C正確．【答案】C一輛汽車質(zhì)量為1×103kg，最大功率為2×104W，在水平路面上由靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng)，最大速度為v2，運(yùn)動(dòng)中汽車所受阻力恒定．發(fā)動(dòng)機(jī)的最大牽引力為3×103N，其行駛過(guò)程中牽引力F與車速的倒數(shù)eq\f(1,v)的關(guān)系如圖1-4所示．試求：圖1-4(1)根據(jù)圖線ABC判斷汽車做什么運(yùn)動(dòng)；(2)v2的大小；(3)整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的最大加速度．【解析】(1)題圖中圖線AB段牽引力F不變，阻力f不變，汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，圖線BC的斜率表示汽車的功率P，P不變，則汽車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直至達(dá)到最大速度v2，此后汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng)．(2)當(dāng)汽車的速度為v2時(shí)，牽引力為F1＝1×103Nv2＝eq\f(Pm,F1)＝eq\f(2×104,1×103)m/s＝20m/s.(3)汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)的加速度最大阻力f＝eq\f(Pm,v2)＝eq\f(2×104,20)N＝1000Na＝eq\f(Fm－f,m)＝eq\f(3－1×103,1×103)m/s2＝2m/s2.【答案】(1)見(jiàn)解析(2)20m/s(3)2m/s2用公式P＝Fv處理機(jī)車起動(dòng)問(wèn)題時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題(1)公式P＝Fv中的F指的是機(jī)車的牽引力，而不是合外力．(2)只有機(jī)車勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，牽引力F才等于它受到的阻力f大?。?3)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)時(shí)，勻加速結(jié)束時(shí)的速度并沒(méi)有達(dá)到最終勻速運(yùn)動(dòng)的速度vm.(教師用書(shū)獨(dú)具)1．(多選)兩實(shí)心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量．兩球在空氣中由靜止下落，假設(shè)它們運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無(wú)關(guān)．若它們下落相同的距離，則()A．甲球用的時(shí)間比乙球長(zhǎng)B．甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C．甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功【解析】設(shè)小球在下落過(guò)程中所受阻力F阻＝kR，k為常數(shù)，R為小球半徑，由牛頓第二定律可知：mg－F阻＝ma，由m＝ρV＝eq\f(4,3)ρπR3知：eq\f(4,3)ρπR3g－kR＝eq\f(4,3)ρπR3a，即a＝g－eq\f(3k,4ρπ)·eq\f(1,R2)，故知：R越大，a越大，即下落過(guò)程中a甲>a乙，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；下落相同的距離，由h＝eq\f(1,2)at2知，a越大，t越小，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；由2ah＝v2－veq\o\al(2,0)知，v0＝0，a越大，v越大，選項(xiàng)B正確；由W阻＝－F阻h知，甲球克服阻力做的功更大一些，選項(xiàng)D正確．【答案】BD2．(多選)我國(guó)科學(xué)家正在研制航母艦載機(jī)使用的電磁彈射器．艦載機(jī)總質(zhì)量為×104kg，設(shè)起飛過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的推力恒為×105N；彈射器有效作用長(zhǎng)度為100m，推力恒定．要求艦載機(jī)在水平彈射結(jié)束時(shí)速度大小達(dá)到80m/s.彈射過(guò)程中艦載機(jī)所受總推力為彈射器和發(fā)動(dòng)機(jī)推力之和，假設(shè)所受阻力為總推力的20%，則()A．彈射器的推力大小為×106NB．彈射器對(duì)艦載機(jī)所做的功為×108JC．彈射器對(duì)艦載機(jī)做功的平均功率為×107WD．艦載機(jī)在彈射過(guò)程中的加速度大小為32m/s2【解析】對(duì)艦載機(jī)應(yīng)用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v2－02＝2ax，即802＝2·a·100，得加速度a＝32m/s2，選項(xiàng)D正確；設(shè)總推力為F，對(duì)艦載機(jī)應(yīng)用牛頓第二定律可知：F－20%F＝ma，得F＝×106N，而發(fā)動(dòng)機(jī)的推力為×105N，則彈射器的推力為F推＝×106－×105)N＝×106N，選項(xiàng)A正確；彈射器對(duì)艦載機(jī)所做的功為W＝F推·l＝×108J，選項(xiàng)B正確；彈射過(guò)程所用的時(shí)間為t＝eq\f(v,a)＝eq\f(80,32)s＝s，平均功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f×108,W＝×107W，選項(xiàng)C錯(cuò)誤．【答案】ABD3．一汽車在平直公路上行駛．從某時(shí)刻開(kāi)始計(jì)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P隨時(shí)間t的變化如圖1-5所示．假定汽車所受阻力的大小f恒定不變．下列描述該汽車的速度v隨時(shí)間t變化的圖線中，可能正確的是()圖1-5【解析】由P-t圖象知：0～t1內(nèi)汽車以恒定功率P1行駛，t1～t2內(nèi)汽車以恒定功率P2行駛．設(shè)汽車所受牽引力為F，則由P＝Fv得，當(dāng)v增加時(shí)，F(xiàn)減小，由a＝eq\f(F－f,m)知a減小，又因速度不可能突變，所以選項(xiàng)B、C、D錯(cuò)誤，選項(xiàng)A正確．【答案】A4．某車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛，受到的阻力分別為車重的k1和k2倍，最大速率分別為v1和v2，則()A．v2＝k1v1 B．v2＝eq\f(k1,k2)v1C．v2＝eq\f(k2,k1)v1 D．v2＝k2v1【解析】車達(dá)到最大速度時(shí)，牽引力大小等于阻力大小，此時(shí)車的功率等于克服阻力做功的功率．故P＝k1mgv1＝k2mgv2，解得v2＝eq\f(k1,k2)v1，選項(xiàng)B正確．【答案】B5．在討論做功與哪些因素有關(guān)時(shí)，有下列三種過(guò)程：a.用水平推力F推一質(zhì)量為m的物體，在光滑水平面上前進(jìn)s；b.用水平推力F推一質(zhì)量是2m的物體，在粗糙水平面上前進(jìn)s；c.用與光滑斜面平行的推力F推一質(zhì)量為2m的物體，沿斜面向上前進(jìn)s.則關(guān)于力F在以上過(guò)程中做功多少的說(shuō)法正確的是()A．a(chǎn)做功最多 B．b做功最多C．c做功最多 D．做功一樣多【解析】物體在力F的方向上發(fā)生的位移相同，都是s，根據(jù)功的定義式可知，在這三種過(guò)程中力F做功相等，選項(xiàng)D正確．【答案】D6．一種氫氣燃料的汽車，質(zhì)量為m＝×103kg，發(fā)動(dòng)機(jī)的額定輸出功率為80kW，行駛在平直公路上時(shí)所受阻力恒為車重的倍．若汽車從靜止開(kāi)始先勻加速啟動(dòng)，加速度的大小為a＝m/s2.達(dá)到額定輸出功率后，汽車保持功率不變又加速行駛了800m，直到獲得最大速度后才勻速行駛．(g取10m/s2)試求：(1)汽車的最大行駛速度；(2)汽