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考 綱 要 求
考 情 分 析
功和功率
Ⅱ
1.命題規(guī)律
近幾年高考對(duì)該部分內(nèi)容既有單獨(dú)考查,也有與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、曲線運(yùn)動(dòng)、電磁學(xué)等內(nèi)容相結(jié)合的綜合考查,對(duì)該部分內(nèi)容單獨(dú)考查的題目多為選擇題。
2.考查熱點(diǎn)
將該部分內(nèi)容與其他知識(shí)綜合,與實(shí)際生產(chǎn)、生活和現(xiàn)代科技相結(jié)合進(jìn)行命題的趨勢(shì)較強(qiáng),在復(fù)習(xí)中應(yīng)側(cè)重對(duì)基礎(chǔ)知識(shí)的理解和應(yīng)用。
動(dòng)能和動(dòng)能定理
Ⅱ
重力做功與重力勢(shì)能
Ⅱ
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
第27課時(shí) 功和功率(雙基落實(shí)課)
點(diǎn)點(diǎn)通(一) 功的理解和正負(fù)判斷
1.做功兩因素:力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。
2.公式:W=Flcos α。
(1)α是力與位移方向之間的夾角,l是物體對(duì)地的位移。
(2)該公式只適用于恒力做功。
3.功的正負(fù)的判斷方法
恒力的功
依據(jù)力與位移方向的夾角來(lái)判斷
曲線運(yùn)動(dòng)
中的功
依據(jù)力與速度方向的夾角α來(lái)判斷,當(dāng)0≤α<90時(shí),力對(duì)物體做正功;當(dāng)90<α≤180時(shí),力對(duì)物體做負(fù)功;當(dāng)α=90時(shí),力對(duì)物體不做功
能量變化
時(shí)的功
功是能量轉(zhuǎn)化的量度,若有能量轉(zhuǎn)化,則必有力對(duì)物體做功。此法常用于判斷兩個(gè)相聯(lián)系的物體之間的相互作用力做功的判斷
[小題練通]
1.(2017全國(guó)卷Ⅱ)如圖,一光滑大圓環(huán)固定在桌面上,環(huán)面位于豎直平面內(nèi),在大圓環(huán)上套著一個(gè)小環(huán)。小環(huán)由大圓環(huán)的最高點(diǎn)從靜止開(kāi)始下滑,在小環(huán)下滑的過(guò)程中,大圓環(huán)對(duì)它的作用力( )
A.一直不做功 B.一直做正功
C.始終指向大圓環(huán)圓心 D.始終背離大圓環(huán)圓心
解析:選A 由于大圓環(huán)是光滑的,因此小環(huán)下滑的過(guò)程中,大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力方向始終與速度方向垂直,因此大圓環(huán)對(duì)它的作用力不做功,A項(xiàng)正確,B項(xiàng)錯(cuò)誤;小環(huán)下滑過(guò)程中,大圓環(huán)對(duì)小環(huán)的作用力先背離后指向大圓環(huán)的圓心,C、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
2.(多選)小狗拉著雪橇在水平冰面上沿圓弧形的軌道勻速行駛,如圖所示為雪橇受到的牽引力F及摩擦力Ff的示意圖(O為圓心)。關(guān)于各力做功情況,下列說(shuō)法正確的是( )
A.牽引力F做正功
B.摩擦力Ff做負(fù)功
C.牽引力F與摩擦力Ff的合力做正功
D.牽引力F與摩擦力Ff的合力不做功
解析:選ABD 由題圖可知,牽引力與速度方向的夾角小于90,故牽引力F做正功,選項(xiàng)A正確;由于雪橇在冰面上滑動(dòng),其滑動(dòng)摩擦力Ff方向必與運(yùn)動(dòng)方向相反,摩擦力Ff做負(fù)功,選項(xiàng)B正確;雪橇做勻速圓周運(yùn)動(dòng),牽引力F及摩擦力Ff的合力提供向心力,指向圓心,即合力與速度的方向垂直,所以不做功,選項(xiàng)C錯(cuò)誤,D正確。
3.如圖所示,質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的斜面上,物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,在外力作用下,斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)中物體與斜面相對(duì)靜止。則關(guān)于斜面對(duì)物體的支持力和摩擦力的下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
A.支持力一定做正功 B.摩擦力一定做正功
C.摩擦力可能不做功 D.摩擦力可能做負(fù)功
解析:選B 根據(jù)題圖可知,斜面對(duì)物體的支持力方向垂直斜面向上,又因斜面與物體沿水平方向向左運(yùn)動(dòng),故支持力一定做正功。而摩擦力是否存在需要討論,若摩擦力恰好為零,物體只受重力和支持力,如圖所示,此時(shí)加速度a=gtan θ,摩擦力不做功;當(dāng)a>gtan θ時(shí),摩擦力沿斜面向下,摩擦力與位移夾角小于90,則做正功;當(dāng)a
B
解析:選D A、B落地時(shí)的速度大小相同,方向不同,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因B落地時(shí)豎直速度較大,由P=mgv豎可知,PB>PA,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;重力做功取決于豎直方向上的高度差,故重力對(duì)A、B做的功均為mgh,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;因B從被拋出到落地所用時(shí)間較長(zhǎng),故A>B,選項(xiàng)D正確。
2.如圖所示,一長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上,另一端固定一質(zhì)量為m的小球。一水平向右的拉力F作用于桿的中點(diǎn),使桿以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)桿與水平方向成60角時(shí),拉力的功率為( )
A.mgLω B.mgLω
C.mgLω D.mgLω
解析:選C 由能量的轉(zhuǎn)化與守恒可知:拉力的功率等于小球克服重力做功的功率,即PF=PG=mgvy=mgvcos 60=mgLω,故C正確。
3.(多選)(2019南昌模擬)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上,從t=0時(shí)刻開(kāi)始受到水平力的作用。水平力的大小F與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示,水平力的方向保持不變,下列說(shuō)法正確的是( )
A.3t0時(shí)刻水平力的瞬時(shí)功率為
B.3t0時(shí)刻水平力的瞬時(shí)功率為
C.在0~3t0時(shí)間內(nèi),水平力的平均功率為
D.在0~3t0時(shí)間內(nèi),水平力的平均功率為
解析:選BD 根據(jù)題圖可知,在0~2t0時(shí)間內(nèi)的加速度a1=,2t0時(shí)刻的速度v2=a12t0=t0,0~2t0時(shí)間內(nèi)位移x1=2t0=t02,故0~2t0時(shí)間內(nèi)水平力做的功W1=F0x1=t02;在2t0~3t0時(shí)間內(nèi)的加速度a2=,3t0時(shí)刻的速度v3=v2+a2t0=t0,故3t0時(shí)刻水平力的瞬時(shí)功率P3=3F0v3=,在2t0~3t0時(shí)間內(nèi)位移x2=t0=,故2t0~3t0時(shí)間內(nèi)水平力做的功W2=3F0x2=,因此在0~3t0時(shí)間內(nèi)水平力的平均功率P==,故B、D正確。
[融會(huì)貫通]
求解功率時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題
(1)首先要明確所求功率是平均功率還是瞬時(shí)功率。
(2)平均功率與一段時(shí)間(或過(guò)程)相對(duì)應(yīng),計(jì)算時(shí)應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪段時(shí)間(或過(guò)程)內(nèi)做功的平均功率。
(3)瞬時(shí)功率計(jì)算時(shí)應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪個(gè)時(shí)刻(或狀態(tài))的功率。
點(diǎn)點(diǎn)通(四) 機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題
1.以恒定功率啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析
2.以恒定加速度啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析
3.兩類(lèi)啟動(dòng)的圖像比較
[小題練通]
1.質(zhì)量為m的汽車(chē),啟動(dòng)后沿平直路面行駛,如果發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P,且行駛過(guò)程中受到的摩擦阻力大小一定,汽車(chē)速度能夠達(dá)到的最大值為v,那么當(dāng)汽車(chē)的速度為時(shí),汽車(chē)的瞬時(shí)加速度的大小為( )
A. B.
C. D.
解析:選C 當(dāng)汽車(chē)牽引力等于阻力時(shí),速度最大,則阻力Ff=,當(dāng)速度為時(shí),牽引力F==,由牛頓第二定律得F-Ff=ma,解得a=,選項(xiàng)C正確。
2.(2019廣西檢測(cè))一輛汽車(chē)在平直的公路上以某一初速度運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中保持恒定的牽引功率,其加速度a和速度的倒數(shù)圖像如圖所示。若已知汽車(chē)的質(zhì)量,則根據(jù)圖像所給的信息,不能求出的物理量是( )
A.汽車(chē)的功率
B.汽車(chē)行駛的最大速度
C.汽車(chē)所受到的阻力
D.汽車(chē)運(yùn)動(dòng)到最大速度所需的時(shí)間
解析:選D 由牛頓第二定律得F-Ff=ma,P=Fv可得:a=-,對(duì)應(yīng)題圖圖線可知,=|k|=40 m2s-3,已知汽車(chē)的質(zhì)量,故可求出汽車(chē)的功率P,由a=0時(shí)=0.05 m-1s,可得汽車(chē)行駛的最大速度為vm=20 m/s,再由vm=,可求出汽車(chē)受到的阻力Ff,但無(wú)法求出汽車(chē)運(yùn)動(dòng)到最大速度的時(shí)間。故D不能求出。
3.在港珠澳大橋6.7千米海底隧道的兩端各建有一個(gè)人工島,兩人工島及隧道路面可簡(jiǎn)化成如圖所示,各部分的長(zhǎng)度已在圖中標(biāo)出,其中傾斜路面與水平路面之間有一小段圓弧連接,重力加速度為g。
(1)假設(shè)汽車(chē)在傾斜路面上運(yùn)動(dòng)所受阻力和在水平路面上運(yùn)動(dòng)所受阻力相等。若汽車(chē)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)后剛好能夠從左側(cè)傾斜路面向下勻速運(yùn)動(dòng),求汽車(chē)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)以速度v0從左側(cè)傾斜路面的最高點(diǎn)向下運(yùn)動(dòng)后,能夠在水平路面上運(yùn)動(dòng)的距離s(s
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通用版2020版高考物理一輪復(fù)習(xí)
第五章
第27課時(shí)
功和功率雙基落實(shí)課講義含解析
通用版
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物理
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復(fù)習(xí)
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功率
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