新教材適用2024版高考物理二輪總復(fù)習(xí)第1部分核心主干復(fù)習(xí)專題專題2功和能動(dòng)量第6講功功率動(dòng)能定理題型1功和功率的計(jì)算教師用書

專題二功和能、動(dòng)量第6講功、功率、動(dòng)能定理必備知識(shí)”解讀1.求功的六種方法(1)W＝Flcosα(恒力)定義式(2)W＝Pt(變力，恒力)(3)W＝ΔEk(變力，恒力)(4)W＝ΔE(除重力做功的變力，恒力)功能原理(5)圖像法(變力，恒力)(6)氣體做功：W＝PΔV(P——?dú)怏w的壓強(qiáng)；ΔV——?dú)怏w的體積變化)2.功率：P＝eq\f(W,t)或P＝Fv3.重力、電場(chǎng)力做功與路徑無關(guān)；滑動(dòng)摩擦力做功與路徑有關(guān)，等于滑動(dòng)摩擦力與路程的乘積。4.沿粗糙斜面下滑的物體克服摩擦力做的功有時(shí)表示成W＝μmgx(x為與l對(duì)應(yīng)的水平位移)。5.物體由斜面上高為h的位置滑下來，滑到平面上的另一點(diǎn)停下來，若L是釋放點(diǎn)到停止點(diǎn)的水平總距離，則物體的與滑動(dòng)面之間的摩擦因數(shù)μ與L，h之間存在關(guān)系μ＝h/L，如圖所示?！瓣P(guān)鍵能力”構(gòu)建1.功和功率的求解(1)功的求解：W＝Flcosα用于恒力做功，變力做功可以用動(dòng)能定理或者圖像法來求解。(2)功率的求解：可以用定義式P＝eq\f(W,t)來求解，如果力是恒力，可以用P＝Fvcosα來求解。注意瞬時(shí)功率與平均功率的區(qū)別。2.動(dòng)能定理的應(yīng)用技巧若運(yùn)動(dòng)包括幾個(gè)不同的過程，可以全程或者分過程應(yīng)用動(dòng)能定理。題型1功和功率的計(jì)算〔真題研究1〕(2022·浙江6月高考)小明用額定功率為1200W、最大拉力為300N的提升裝置，把靜置于地面的質(zhì)量為20kg的重物豎直提升到高為85.2m的平臺(tái)，先加速再勻速，最后做加速度大小不超過5m/s2的勻減速運(yùn)動(dòng)，到達(dá)平臺(tái)的速度剛好為零，g取10m/s2，則提升重物的最短時(shí)間為(C)A．13.2s B．14.2sC．15.5s D．17.0s【審題指導(dǎo)】關(guān)鍵表述物理量及其關(guān)系用額定功率為1200W、最大拉力為300N的提升裝置，把靜置于地面的質(zhì)量為20kg的重物豎直提升到高為85.2m的平臺(tái)最大加速度為a1＝eq\f(Tm－mg,m)最大速度為vm＝eq\f(P額,FTm)最短時(shí)間最大的加速度加速，最大的速度勻速，最大的加速度減速所用時(shí)間最短【解析】為了以最短時(shí)間提升重物，一開始先以最大拉力拉重物做勻加速上升，當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)，保持功率不變直到重物達(dá)到最大速度，接著做勻速運(yùn)動(dòng)，最后以最大加速度做勻減速上升至平臺(tái)速度剛好為零，重物在第一階段做勻加速上升過程，根據(jù)牛頓第二定律可得a1＝eq\f(Tm－mg,m)＝eq\f(300－20×10,20)m/s2＝5m/s2，當(dāng)功率達(dá)到額定功率時(shí)，設(shè)重物的速度為v1，則有v1＝eq\f(P額,Tm)＝eq\f(1200,300)m/s＝4m/s，此過程所用時(shí)間和上升高度分別為t1＝eq\f(v1,a1)＝eq\f(4,5)s＝0.8s，h1＝eq\f(v\o\al(2,1),2a1)＝eq\f(42,2×5)m＝1.6m，重物以最大速度勻速時(shí)，有vm＝eq\f(P額,T)＝eq\f(P額,mg)＝eq\f(1200,200)m/s＝6m/s，重物最后以最大加速度做勻減速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間和上升高度分別為t3＝eq\f(vm,am)＝eq\f(6,5)s＝1.2s，h3＝eq\f(v\o\al(2,m),2am)＝eq\f(62,2×5)m＝3.6m，設(shè)重物從結(jié)束勻加速運(yùn)動(dòng)到開始做勻減速運(yùn)動(dòng)所用時(shí)間為t2，該過程根據(jù)動(dòng)能定理可得P額t2－mgh2＝eq\f(1,2)mveq\o\al(2,m)－eq\f(1,2)mveq\o\al(2,1)，又h2＝85.2m－1.6m－3.6m＝80m，聯(lián)立解得t2＝13.5s，故提升重物的最短時(shí)間為tmin＝t1＋t2＋t3＝0.8s＋13.5s＋1.2s＝15.5s，C正確，A、B、D錯(cuò)誤?！矊?duì)點(diǎn)訓(xùn)練〕1.(2023·湖北統(tǒng)考高考真題)兩節(jié)動(dòng)車的額定功率分別為P1和P2，在某平直鐵軌上能達(dá)到的最大速度分別為v1和v2。現(xiàn)將它們編成動(dòng)車組，設(shè)每節(jié)動(dòng)車運(yùn)行時(shí)受到的阻力在編組前后不變，則該動(dòng)車組在此鐵軌上能達(dá)到的最大速度為(D)A.eq\f(P1v1＋P2v2,P1＋P2) B．eq\f(P1v2＋P2v1,P1＋P2)C.eq\f(P1＋P2v1v2,P1v1＋P2v2) D．eq\f(P1＋P2v1v2,P1v2＋P2v1)【解析】由題意可知兩節(jié)動(dòng)車分別有P1＝f1v1，P2＝f2v2，當(dāng)將它們編組后有P1＋P2＝(f1＋f2)v，聯(lián)立可得v＝eq\f(P1＋P2v1v2,P1v2＋P2v1)，故選D。2.(2023·遼寧統(tǒng)考高考真題)如圖(a)，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(B)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】由圖(b)可知，甲下滑過程中，甲做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，則甲沿Ⅱ下滑，乙做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng)，乙沿Ⅰ下滑，任意時(shí)刻甲的速度都小于乙的速度，可知同一時(shí)刻甲的動(dòng)能比乙的小，A錯(cuò)誤，B正確；乙沿Ⅰ下滑，開始時(shí)乙速度為0，到N點(diǎn)時(shí)乙豎直方向速度為零，根據(jù)瞬時(shí)功率公式P＝mgvy可知重力瞬時(shí)功率先增大后減小，C、D錯(cuò)誤。3.(2022·湖南6市3月聯(lián)考)越野滑雪集訓(xùn)隊(duì)利用工作起來似巨型“陀螺”的圓盤滑雪機(jī)模擬一些特定的訓(xùn)練環(huán)境和場(chǎng)景，其轉(zhuǎn)速和傾角根據(jù)需要可調(diào)。一運(yùn)動(dòng)員的某次訓(xùn)練過程簡(jiǎn)化為如下模型：圓盤滑雪機(jī)繞垂直于盤面的固定轉(zhuǎn)軸以恒定的角速度和傾角轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離為R處的運(yùn)動(dòng)員(保持圖中滑行姿勢(shì)，可看成質(zhì)點(diǎn))與圓盤始終保持相對(duì)靜止。則下列相關(guān)說法正確的是(D)A．運(yùn)動(dòng)員隨圓盤運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力始終指向圓心B．運(yùn)動(dòng)員隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定始終受到兩個(gè)力的作用C．ω取不同數(shù)值時(shí)，運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)受到的摩擦力一定隨ω的增大而增大D．運(yùn)動(dòng)員由最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過程中摩擦力對(duì)其一定做正功【解析】由于運(yùn)動(dòng)員做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在圓盤面內(nèi)靜摩擦力的一個(gè)分量要與重力沿斜面向下的分量相平衡，另一個(gè)分量提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，所以運(yùn)動(dòng)員運(yùn)動(dòng)過程中所受的摩擦力不一定始終指向圓心，A錯(cuò)誤；當(dāng)運(yùn)動(dòng)員在圓盤最高點(diǎn)時(shí)，可能僅受到重力和支持力的作用，還可能受摩擦力，B錯(cuò)誤；取不同數(shù)值時(shí)，設(shè)圓盤傾角為θ，當(dāng)摩擦力指向圓心則有mgsinθ＋f＝mωeq\o\al(2,1)R，