2025屆高考物理二輪專題復(fù)習(xí)與測試模塊二能量和動(dòng)量專題五功和功率動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律課件

模塊二能量和動(dòng)量專題五功和功率動(dòng)能定理和機(jī)械能守恒定律[專題復(fù)習(xí)定位]1．本專題主要是復(fù)習(xí)功和功率的分析與計(jì)算、動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律以及力學(xué)中的功能關(guān)系應(yīng)用。2．應(yīng)用動(dòng)能定理和力學(xué)中的功能關(guān)系分析和解決問題。高考真題再現(xiàn)PART01第一部分√命題點(diǎn)1功和功率1．(2024·江西卷，T5)

廬山瀑布“飛流直下三千尺，疑是銀河落九天”瀑布高150m，水流量10m3/s，假設(shè)利用瀑布來發(fā)電，能量轉(zhuǎn)化效率為70%，則發(fā)電功率為(

)A．109W

B．107WC．105W D．103W√2．(多選)(2022·廣東卷，T9)如圖所示，載有防疫物資的無人駕駛小車，在水平MN段以恒定功率200W、速度5m/s勻速行駛，在斜坡PQ段以恒定功率570W、速度2m/s勻速行駛。已知小車總質(zhì)量為50kg，MN＝PQ＝20m，PQ段的傾角為30°，重力加速度g取10m/s2，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的有(

)A．從M到N，小車牽引力大小為40NB．從M到N，小車克服摩擦力做功800JC．從P到Q，小車重力勢能增加1×104JD．從P到Q，小車克服摩擦力做功700J√√√3.(2022·1月浙江選考，T12)某節(jié)水噴灌系統(tǒng)如圖所示，水以v0＝15m/s的速度水平噴出，每秒噴出水的質(zhì)量為2.0kg，噴出的水是從井下抽取的，噴口離水面的高度保持H＝3.75m不變。水泵由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，電動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)，輸入電壓為220V，輸入電流為2.0A，不計(jì)電動(dòng)機(jī)的摩擦損耗，電動(dòng)機(jī)的輸出功率等于水泵所需要的輸入功率。已知水泵的抽水效率(水泵的輸出功率與轉(zhuǎn)入功率之比)為75%，忽略水在管道中運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能損失，則(

)A．每秒水泵對水做功為75J B．每秒水泵對水做功為225JC．水泵輸入功率為440W D．電動(dòng)機(jī)線圈的電阻為10Ω√√√解析：在地面附近雨滴做勻速運(yùn)動(dòng)，根據(jù)動(dòng)能定理得mgh－Wf＝0，故雨滴克服空氣阻力做的功為mgh。7.(2024·新課標(biāo)卷，T24)將重物從高層樓房的窗外運(yùn)到地面時(shí)，為安全起見，要求下降過程中重物與樓墻保持一定的距離。如圖，一種簡單的操作方法是一人在高處控制一端系在重物上的繩子P，另一人在地面控制另一根一端系在重物上的繩子Q，二人配合可使重物緩慢豎直下降。若重物的質(zhì)量m＝42kg，重力加速度大小g取10m/s2，當(dāng)P繩與豎直方向的夾角α＝37°時(shí)，Q繩與豎直方向的夾角β＝53°。(sin37°＝0.6)(1)求此時(shí)P、Q繩中拉力的大?。唤馕觯褐匚锵陆档倪^程中受力平衡，設(shè)此時(shí)P、Q繩中拉力的大小分別為T1和T2，豎直方向T1cosα＝mg＋T2cosβ水平方向T1sinα＝T2sinβ聯(lián)立代入數(shù)值得T1＝1200N，T2＝900N。答案：1200N

900N

(2)若開始豎直下降時(shí)重物距地面的高度h＝10m，求在重物下降到地面的過程中，兩根繩子拉力對重物做的總功。解析：整個(gè)過程，根據(jù)動(dòng)能定理得W＋mgh＝0解得兩根繩子拉力對重物做的總功W＝－4200J。答案：－4200J√√√10．(2023·1月浙江選考，T4)一位游客正在體驗(yàn)蹦極，綁上蹦極專用的橡皮繩后從跳臺縱身而下。游客從跳臺下落直到最低點(diǎn)過程中(

)A．彈性勢能減小B．重力勢能減小C．機(jī)械能保持不變D．繩一繃緊動(dòng)能就開始減小解析：游客從跳臺下落直到最低點(diǎn)過程中，游客所受的重力做正功，重力勢能減小，B正確；橡皮繩繃緊后形變量一直增大，彈性勢能一直增大，A錯(cuò)誤；橡皮繩繃緊后的過程，橡皮繩的彈力做負(fù)功，因此游客的機(jī)械能減小，C錯(cuò)誤；繩繃緊后游客先加速后減速，因此游客的動(dòng)能先增大后減小，D錯(cuò)誤。題型分類講練PART02第二部分題型一功和功率1．幾種力做功(1)重力、彈簧彈力、電場力、分子力做功與位移有關(guān)，與路徑無關(guān)。(2)摩擦力的功①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。②相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零，在靜摩擦力做功的過程中，只有機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；相互作用的一對滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和不為零，且總為負(fù)值。在一對滑動(dòng)摩擦力做功的過程中，相互摩擦的物體間不僅有機(jī)械能的轉(zhuǎn)移，還有部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量等于系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，等于滑動(dòng)摩擦力與相對位移的乘積。3．瞬時(shí)功率(1)P＝Fvcosα，v為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度。(2)P＝FvF，vF為物體的速度v在力F方向上的分速度，v為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度。(3)P＝Fvv，F(xiàn)v為物體受到的外力F在速度v方向上的分力，v為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度。√考向1功和功率的分析

(2023·江蘇卷，T11)滑塊以一定的初速度沿粗糙斜面從底端上滑，到達(dá)最高點(diǎn)B后返回到底端。利用頻閃儀分別對上滑和下滑過程進(jìn)行拍攝，頻閃照片示意圖如圖所示。與圖乙中相比，圖甲中滑塊(

)A．受到的合力較小B．經(jīng)過A點(diǎn)的動(dòng)能較小C．在A、B之間的運(yùn)動(dòng)時(shí)間較短D．在A、B之間克服摩擦力做的功較小√

(2023·遼寧卷，T3)如圖(a)所示，從高處M點(diǎn)到地面N點(diǎn)有Ⅰ、Ⅱ兩條光滑軌道。兩相同小物塊甲、乙同時(shí)從M點(diǎn)由靜止釋放，沿不同軌道滑到N點(diǎn)，其速率v與時(shí)間t的關(guān)系如圖(b)所示。由圖可知，兩物塊在離開M點(diǎn)后、到達(dá)N點(diǎn)前的下滑過程中(

)A．甲沿Ⅰ下滑且同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的大B．甲沿Ⅱ下滑且同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的小C．乙沿Ⅰ下滑且乙的重力功率一直不變D．乙沿Ⅱ下滑且乙的重力功率一直增大[解析]

由題圖(b)可知小物塊甲做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，小物塊乙做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，結(jié)合題圖(a)可知，小物塊甲沿軌道Ⅱ下滑，小物塊乙沿軌道Ⅰ下滑，A、D錯(cuò)誤；由題圖(b)可知，兩物塊在離開M點(diǎn)后、到達(dá)N點(diǎn)前的下滑過程中，同一時(shí)刻物塊乙的速度大于物塊甲的速度，則同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的小，B正確；小物塊乙由靜止釋放的瞬間，小物塊乙的速度為零，則小物塊乙的重力功率為0，小物塊乙滑到軌道Ⅰ底端的瞬間，小物塊乙的速度方向與重力方向垂直，則小物塊乙的重力功率為0，但在下滑過程，小物塊乙的重力做的功不為0，則小物塊乙的重力的瞬時(shí)功率先增大后減小，C錯(cuò)誤。√考向2機(jī)車啟動(dòng)類問題小明同學(xué)乘電動(dòng)汽車出行，當(dāng)汽車以90km/h的速度勻速行駛時(shí)，在該車的行車信息顯示屏上看到了如下信息，電池組輸出電壓400V，電流為25A。已知該車電機(jī)及傳動(dòng)系統(tǒng)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率約為80%，則此時(shí)該車(

)A．電池組輸出的電功率約為8000WB．牽引力的功率約為10000WC．受到的阻力約為320ND．受到的牽引力約為400N題型二動(dòng)能定理的應(yīng)用1．基本思路(1)確定研究對象和研究過程。(2)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析和受力分析，確定初、末速度和各力做功情況，利用動(dòng)能定理全過程或者分過程列式。2．解題技巧(1)動(dòng)能定理雖然是根據(jù)恒力做功和直線運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)出來的，但是也適用于變力做功和曲線運(yùn)動(dòng)。(2)在解決涉及位移和速度而不涉及加速度和時(shí)間的問題時(shí)，常選用動(dòng)能定理求解。(3)動(dòng)能定理常用于分析多運(yùn)動(dòng)過程問題，關(guān)鍵是明確各力及各力作用的位移。√一個(gè)小球在離地一定高度處向右水平拋出，不計(jì)空氣阻力，拋出的初速度越大，則小球(

)

A．落地時(shí)的速度越小B．從拋出到落地過程中，速度的變化量越大C．落地時(shí)的重力的瞬時(shí)功率不變D．從拋出到落地過程中，動(dòng)能的變化量變大一位同學(xué)設(shè)計(jì)的直角輸送推料裝置如圖所示，導(dǎo)軌輸送線A與傾角θ＝37°、長度L＝3.5m的導(dǎo)軌輸送線B平滑連接。每相同時(shí)間間隔有一個(gè)質(zhì)量m＝1kg的料盒通過輸送線A被送到推桿前并處于靜止?fàn)顟B(tài)，推桿將其沿輸送線B推動(dòng)距離L0＝0.1m后，快速縮回到原推料處，料盒離開推桿后恰能到達(dá)輸送線B的頂端。已知輸送線B與料盒間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.1，整個(gè)過程料盒可視為質(zhì)點(diǎn)，輸送線B靜止不動(dòng)，重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，求：(1)料盒離開推桿后，在輸送線B上滑行的加速度；[解析]

對料盒，根據(jù)牛頓第二定律得mgsinθ＋μmgcosθ＝ma解得a＝6.8m/s2加速度方向沿輸送線B向下。[答案]

6.8m/s2方向沿輸送線B向下(2)推桿對每個(gè)料盒做的功。[解析]

設(shè)推桿對每個(gè)料盒做的功W，對料盒，由動(dòng)能定理得W－(mgsinθ＋μmgcosθ)L＝0解得W＝23.8J。[答案]

23.8J題型三機(jī)械能守恒定律1．機(jī)械能守恒的判斷定義判斷法看動(dòng)能與勢能之和是否變化能量轉(zhuǎn)化判斷法機(jī)械能沒有與其他形式的能轉(zhuǎn)化時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒做功判斷法只有重力(或系統(tǒng)內(nèi)彈簧的彈力)做功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒2.機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式3．連接體的機(jī)械能守恒問題共速率模型

分清兩物體位移大小與高度變化關(guān)系共角速度模型

兩物體角速度相同，線速度與半徑成正比關(guān)聯(lián)速度模型

此類問題注意速度的分解，找出兩物體速度關(guān)系，當(dāng)某物體位移最大時(shí)，速度可能為0輕彈簧模型

①同一根彈簧彈性勢能大小取決于彈簧形變量的大小，在彈簧彈性限度內(nèi)，形變量相等，彈性勢能相等②由兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體與彈簧組成的系統(tǒng)，當(dāng)彈簧形變量最大時(shí)，彈簧兩端連接的物體具有相同的速度；彈簧處于自然長度時(shí)，彈簧彈性勢能最小(為零)√√題型四功能關(guān)系的理解和應(yīng)用1．常見的功能關(guān)系2.兩條基本思路(1)某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加，且減少量和增加量一定相等，即ΔE減＝ΔE增。(2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等，即ΔEA減＝ΔEB增?！碳毙刑h(yuǎn)起源于古希臘奧林匹克運(yùn)動(dòng)。如圖所示，急行跳遠(yuǎn)由助跑、起跳、騰空與落地等動(dòng)作組成，空氣阻力不能忽略，下列說法正確的是(

)A．蹬地起跳時(shí)，運(yùn)動(dòng)員處于失重狀態(tài)B．助跑過程中，地面對運(yùn)動(dòng)員做正功C．從起跳到最高點(diǎn)過程，運(yùn)動(dòng)員重力勢能的增加量小于其動(dòng)能的減少量D．從空中最高點(diǎn)到落地瞬間，運(yùn)動(dòng)員克服空氣阻力做的功等于重力勢能的減少量[解析]

蹬地起跳時(shí)，運(yùn)動(dòng)員加速度向上，處于超重狀態(tài)，A錯(cuò)誤；在助跑加速過程中，地面對運(yùn)動(dòng)員有豎直向上的支持力和水平方向的靜摩擦力，其對應(yīng)位移都為0，地面對運(yùn)動(dòng)員不做功，B錯(cuò)誤；空氣阻力不能忽略，從起跳到最高點(diǎn)過程，要克服阻力做功，機(jī)械能會有損失，因此運(yùn)動(dòng)員重力勢能的增加量小于其動(dòng)能的減少量，C正確；落地瞬間運(yùn)動(dòng)員有速度，有動(dòng)能，因此從空中最高點(diǎn)到落地瞬間，運(yùn)動(dòng)員克服空氣阻力做的功與運(yùn)動(dòng)員動(dòng)能增加量之和等于重力勢能的減少量，D錯(cuò)誤?！獭?/p>

(多選)如圖所示，在模擬風(fēng)洞管中的光滑斜面上，一個(gè)小物塊受到沿斜面方向的恒定風(fēng)力作用，沿斜面加速向上運(yùn)動(dòng)，則從物塊接觸彈簧至到達(dá)最高點(diǎn)的過程中(

)A．物塊的速度先增大后