2022高考物理一輪復(fù)習(xí)第五章機(jī)械能及其守恒定律第一節(jié)功和功率

物理第五章機(jī)械能及其守恒定律第一節(jié)功和功率[考點(diǎn)要求]1．功和功率(Ⅱ)

2．動(dòng)能和動(dòng)能定理(Ⅱ)

3．重力做功與重力勢(shì)能(Ⅱ)4．功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用(Ⅱ)實(shí)驗(yàn)五：探究動(dòng)能定理實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律[高考導(dǎo)航]一、功力位移能量轉(zhuǎn)化Flcosα正功不做功負(fù)功【基礎(chǔ)練1】

(多選)如圖所示，某商場(chǎng)的電動(dòng)扶梯坡面與水平面成θ角，質(zhì)量為m的人站在電梯上，并始終隨電梯一起從靜止開始勻加速上升，達(dá)到規(guī)定的速度后勻速上升，最后勻減速上升直到停止。若用G表示人受到的重力，用FN表示人受到的支持力，用Ff表示人受到的摩擦力，則下列說法中正確的是(

)A．上升過程中，F(xiàn)f一直做負(fù)功B．上升過程中，G一直做負(fù)功C．上升過程中，F(xiàn)N一直做正功D．上升過程中，F(xiàn)f一直做正功√√解析：向上加速時(shí)摩擦力水平向右，與位移夾角始終為銳角，此時(shí)摩擦力做正功，故A錯(cuò)誤；因?yàn)槿说母叨壬?，故重力一直做?fù)功，故B正確；上升過程中支持力豎直向上，與位移的夾角始終為銳角，故支持力一直做正功，故C正確；減速上升過程中，人受到的摩擦力水平向左，與位移夾角為鈍角，故摩擦力做負(fù)功，故D錯(cuò)誤。二、功率快慢F·vcosα正常工作額定【基礎(chǔ)練2】

(2020·浙江省高中學(xué)業(yè)水平考試)如圖所示，質(zhì)量均為m的三個(gè)小球分別從高度都為h的光滑固定斜面頂端由靜止滑到底端，三個(gè)斜面傾角不同，則(

)

A．重力對(duì)小球做功均為mgh B．彈力對(duì)小球做功均為mghC．重力的平均功率均相等 D．彈力的平均功率不相等√考點(diǎn)一功的分析和計(jì)算1．功的正負(fù)的判斷方法2．計(jì)算功的方法(1)恒力做功的計(jì)算方法(2)幾種力做功的比較①重力、彈簧彈力、電場(chǎng)力、分子力做功與位移有關(guān)，與路徑無關(guān)。②滑動(dòng)摩擦力、空氣阻力、安培力做功與路徑有關(guān)。③摩擦力做功有以下特點(diǎn)：a．單個(gè)摩擦力(包括靜摩擦力和滑動(dòng)摩擦力)可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功。b．相互作用的一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零；相互作用的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和不為零，且總為負(fù)值。c．相互作用的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功過程中會(huì)發(fā)生物體間機(jī)械能轉(zhuǎn)移和機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能Q＝Ffx相對(duì)。(3)合力做功的計(jì)算方法方法一先求合外力F合，再用W合＝F合lcosα求功。適用于F合為恒力的過程方法二先求各個(gè)力做的功W1、W2、W3、…，再應(yīng)用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合力做的功一輛正沿平直路面行駛的車廂內(nèi)，一個(gè)面向車前進(jìn)方向站立的人對(duì)車廂壁施加水平推力F，在車前進(jìn)s的過程中，下列說法正確的是(

)

A．當(dāng)車勻速前進(jìn)時(shí)，人對(duì)車做的總功為正功B．當(dāng)車加速前進(jìn)時(shí)，人對(duì)車做的總功為負(fù)功C．當(dāng)車減速前進(jìn)時(shí)，人對(duì)車做的總功為負(fù)功D．不管車如何運(yùn)動(dòng)，人對(duì)車做的總功都為零√[解析]

人對(duì)車施加了三個(gè)力，分別為壓力、推力F、靜摩擦力f，根據(jù)力做功的公式及作用力和反作用力的關(guān)系判斷做正功還是負(fù)功。當(dāng)車勻速前進(jìn)時(shí)，人對(duì)車廂壁的推力F做的功WF＝Fs，靜摩擦力做的功Wf＝－fs，人處于平衡狀態(tài)，根據(jù)作用力與反作用力的關(guān)系可知，F(xiàn)＝f，則人對(duì)車做的總功為零，故A錯(cuò)誤；當(dāng)車加速前進(jìn)時(shí)，人處于加速狀態(tài)，車廂對(duì)人的靜摩擦力f′方向向右且大于車廂壁對(duì)人的作用力F′，所以人對(duì)車廂的靜摩擦力f方向向左，靜摩擦力做的功Wf＝－fs，人對(duì)車廂的推力F方向向右，做的功WF＝Fs，因?yàn)閒>F，所以人對(duì)車做的總功為負(fù)功，故B正確，D錯(cuò)誤；同理可以證明當(dāng)車減速前進(jìn)時(shí)，人對(duì)車做的總功為正功，故C錯(cuò)誤?！緦?duì)點(diǎn)練1】

(多選)如圖所示，粗糙的斜面在水平恒力的作用下向左勻速運(yùn)動(dòng)，一物塊置于斜面上并與斜面保持相對(duì)靜止，下列說法正確的是(

)A．斜面對(duì)物塊不做功B．斜面對(duì)地面的摩擦力做負(fù)功C．斜面對(duì)物塊的支持力做正功D．斜面對(duì)物塊的摩擦力做負(fù)功√√√解析：斜面對(duì)物塊的作用力可以等效為一個(gè)力，根據(jù)平衡條件，這個(gè)力與物塊的重力大小相等，方向相反，與位移方向的夾角為90°，所以不做功，A正確；地面受到摩擦力作用，但沒有位移，所以斜面對(duì)地面的摩擦力不做功，B錯(cuò)誤；斜面對(duì)物塊的支持力與位移方向的夾角小于90°，做正功，而斜面對(duì)物塊的摩擦力與位移方向的夾角大于90°，做負(fù)功，C、D正確。

(多選)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量m＝2.0kg的物體放在傾角α＝37°的固定斜面上，現(xiàn)用F＝30N、平行于斜面的力拉物體使其由靜止開始沿斜面向上運(yùn)動(dòng)。已知物體與斜面之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.50，斜面足夠長(zhǎng)，g取10m/s2，sin37°＝0.60，cos37°＝0.80。物體運(yùn)動(dòng)2s后，關(guān)于各力做功情況，下列說法正確的是(

)A．重力做功為－120JB．摩擦力做功為－80JC．拉力做功為100JD．物體所受的合力做功為100J√√√【對(duì)點(diǎn)練2】

(2020·海南省新高考一模)兩個(gè)相同物塊P、Q分別在大小相等、方向如圖的恒力F1和F2作用下沿水平面向右運(yùn)動(dòng)，物塊與水平面的動(dòng)摩擦因數(shù)相同。在它們前進(jìn)相同距離的過程中，F(xiàn)1和F2做功分別為W1和W2，P、Q兩物塊克服摩擦力所做的功分別為Wf1和Wf2，則有(

)

A．W1＞W(wǎng)2，Wf1＞W(wǎng)f2 B．W1＝W2，Wf1＞W(wǎng)f2C．W1＞W(wǎng)2，Wf1＝Wf2 D．W1＝W2，Wf1＝Wf2√解析：由功的概念可知：W1＝F1s，W2＝F2scosθ，因?yàn)镕1＝F2，則W1＞W(wǎng)2；Wf1＝μmgs，Wf2＝μ(mg－F2sinθ)s，則Wf1＞W(wǎng)f2?？键c(diǎn)二變力做功的求解方法常見情景方法概述應(yīng)用動(dòng)能定理動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)，既適用于求恒力做功，也適用于求變力做功。因動(dòng)能定理可由動(dòng)能的變化來求功，所以動(dòng)能定理是求變力做功的首選方法常見情景方法概述微元法將物體的位移分割成許多小段，因小段很小，每一小段上作用在物體上的力可以視為恒力，這樣就將求變力做功轉(zhuǎn)化為求在無數(shù)個(gè)無窮小的位移方向上的恒力所做功的代數(shù)和。此法在中學(xué)階段，常應(yīng)用于求解大小不變、方向改變的變力做功問題方法常見情景方法概述圖象法在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(fù)，但此方法只適用于便于求圖線所圍面積的情況(如三角形、矩形、圓等規(guī)則的幾何圖形)方法常見情景方法概述化變力為恒力變力做功直接求解時(shí)，通常都比較復(fù)雜，但若通過轉(zhuǎn)換研究的對(duì)象，有時(shí)可化為恒力做功，用W＝Flcosα求解。此法常常應(yīng)用于輕繩通過定滑輪拉物體的問題中用W＝Pt計(jì)算這是一種等效代換的觀點(diǎn)，用W＝Pt計(jì)算功時(shí)，必須滿足變力的功率是一定的這一條件√√√[解析]

重力做功與路徑無關(guān)，由高度差決定，WG＝mgL，A正確；由于懸線拉力的方向始終與速度方向垂直,故不做功，B正確；空氣阻力大小恒定,方向在變,做功為空氣阻力和路程的乘積，D正確，C錯(cuò)誤?！緦?duì)點(diǎn)練3】

(2020·海南省新高考3月線上診斷)一同學(xué)將地面上一質(zhì)量m＝400g的足球沿與水平方向成θ＝45°角踢出，足球與腳分開時(shí)的速度大小為10m/s，不計(jì)空氣阻力，足球可看做質(zhì)點(diǎn)，重力加速度g取10m/s2。則該同學(xué)踢球時(shí)對(duì)足球做的功為(

)A．200J

B．100JC．20J D．10J√√輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上，左端與一質(zhì)量m＝0.5kg的物塊相連，如圖甲所示，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)，物塊靜止且與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。以物塊所在處為原點(diǎn)，水平向右為正方向建立x軸，現(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F，F(xiàn)隨x軸坐標(biāo)變化的情況如圖乙所示，物塊運(yùn)動(dòng)至x＝0.4m處時(shí)速度為零，則此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為(g取10m/s2)(

)

A．3.1J

B．3.5J

C．1.8J

D．2.0J√[解析]

物塊與水平面間的摩擦力大小為Ff＝μmg＝1N?，F(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F，由F－x圖象與x軸所圍面積表示功可知F做功W＝3.5J，克服摩擦力做功Wf＝Ffx＝0.4J。由于物塊運(yùn)動(dòng)至x＝0.4m處時(shí)，速度為0，由功能關(guān)系可知，W－Wf＝Ep，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep＝3.1J，A正確。考點(diǎn)三功率的理解和計(jì)算

(2020·三明市5月質(zhì)檢)一物體在粗糙的水平面上受到水平拉力的作用,在一段時(shí)間內(nèi)的速度隨時(shí)間變化情況如圖所示。下列關(guān)于拉力的功率隨時(shí)間變化的圖象可能正確的是(

)√[解析]

由題圖知：在0～t0時(shí)間內(nèi)，物體做初速度為零的勻加速運(yùn)動(dòng)，v＝at，由牛頓第二定律得F－f＝ma，則拉力的功率P＝Fv＝(f＋ma)v＝(f＋ma)at；在t0時(shí)刻以后，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，v不變，則F＝f，P＝Fv＝fv，P不變，故D正確。【對(duì)點(diǎn)練4】

(2020·山東省等級(jí)考試模擬)我國自主研制的絞吸挖泥船“天鯤號(hào)”達(dá)到世界先進(jìn)水平。若某段工作時(shí)間內(nèi)，“天鯤號(hào)”的泥泵輸出功率恒為1×104kW，排泥量為1.4m3/s,排泥管的橫截面積為0.7m2。則泥泵對(duì)排泥管內(nèi)泥漿的推力為(

)A．5×106N B．2×107NC．2×109N D．5×109N√√√1．兩種啟動(dòng)方式的比較考點(diǎn)四機(jī)車啟動(dòng)問題兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P－t圖和v－t圖2.四個(gè)常用規(guī)律(1)P＝Fv。(2)F－Ff＝ma。(3)v＝at(a恒定)。(4)Pt－Ffx＝ΔEk(P恒定)。√√【對(duì)點(diǎn)練6】

(多選)(2020·江蘇如皋中學(xué)模擬)一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng)，在前5s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，5s末達(dá)到額定功率，之后保持以額定功率運(yùn)動(dòng)，其v－t圖象如圖所示。已知汽車的質(zhì)量m＝1×103kg，汽車受到地面的阻力為車重的0.1，則以下說法正確的是(

)A．汽車在前5s內(nèi)的牽引力為5×103NB．汽車速度為25m/s時(shí)的加速度為5m/s2C．汽車的額定功率為100kWD．汽車的最大速度為80m/s√√【對(duì)點(diǎn)練7】

(多選)(2020·河南省九師聯(lián)盟模擬)某機(jī)車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P＝3.6×106W，該機(jī)車在水平軌道上行駛時(shí)所受的阻力f