2022年高中物理----功的理解和各种题型 .docx

精品_精品资料_功的懂得和各种题型学问点一功的懂得和正负判定1. 做功两因素 ：力和物体在力的方向上发生的位移.2. 公式： W Fl cos_(1) 是力与位移方向之间的夹角,l 是物体对的的位移.(2) 该公式只适用于恒力做功.3. 功的正负的判定方法恒力的功依据力与位移方向的夹角来判定可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_曲线运动中的功 能量变化时的功依据力与速度方向的夹角来判定, 0° <90°时,力对物体做正功. 90°< 180 °时,力对物体做负功. 90°时,力对物体不做功功是能量转化的量度,假设有能量转化,就必有力对物体做功.此法常用于判定两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判定可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_小题练通 1 粤教教材原题 用起重机将质量为m 的物体匀速吊起一段距离,那么作用在物体上的各力做功情形应是以下说法中的哪一种A 重力做正功,拉力做负功,合力做功为零B重力做负功,拉力做正功,合力做正功C重力做负功,拉力做正功,合力做功为零D重力不做功,拉力做正功,合力做正功解析： 选 C物体匀速上升,重力方向与位移方向相反,重力做负功,拉力竖直向上,拉力方向与位移方向相同,拉力做正功,物体做匀速直线运动,处于平稳状态,所受合力为零,就合力做功为零.故A 、B 、D 错误, C 正确.2.多项挑选 如下图, 人站在自动扶梯上不动,随扶梯向上匀速运动, 以下说法中正确的选项是A 重力对人做负功B摩擦力对人做正功C支持力对人做正功D合力对人做功为零解析： 选 ACD人随自动扶梯向上匀速运动时,只受重力和竖直向上的支持力,所以重力做负功,支持力做正功,合力为零,所以合力对人做功为零,A 、C 、D 正确.人不受摩擦力作用,所以摩擦力对人不做功,B 错误.3. 2022 ·全国 卷如图,一光滑大圆环固定在桌面上,环面位于竖直平面内,在大圆环上套着一个小环.小环由大圆环的最高点从静止开头下可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_滑,在小环下滑的过程中,大圆环对它的作用力 A 始终不做功B始终做正功C始终指向大圆环圆心D始终背离大圆环圆心解析： 选 A 由于大圆环是光滑的,因此小环下滑的过程中,大圆环对小环的作用力方向始终与速度方向垂直,因此作用力不做功, A 项正确, B 项错误.小环刚下滑时,大圆环对小环的作用力背离大圆环的圆心,滑到大圆环圆心以下的位置时,大圆环对小环的作用力指向大圆环的圆心, C 、D 项错误.4. 如下图,质量为 m 的物体置于倾角为 的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为 ,在外力作用下, 斜面以加速度 a 沿水平方向向左做匀加速运动,运动中物体与斜面相对静止.就关于斜面对物体的支持力和摩擦力的以下说法中错误的选项是 A 支持力肯定做正功B摩擦力肯定做正功C摩擦力可能不做功D摩擦力可能做负功解析： 选 B依据题图可知, 支持力方向垂直斜面对上,故支持力肯定做正功.而摩擦力是否存在需要争论,假设摩擦力恰好为零,物体只受重力和支持力,如下图,此时加速度a gtan ,当 a>gtan 时,摩擦力沿斜面对下,摩擦力与位移夹角小于90°,就做正功.当a<gtan 时,摩擦力沿斜面对上,摩擦力与位移夹角大于90°,就做负功.综上所述,B 错误.(1) 功是标量,只有大小没有方向.(2) 功的正负既不表示大小,也不表示方向.(3) 公式中 l 为物体的位移,而不是力作用点的位移.学问点二功的运算方法 1：利用定义式运算恒力做的功(1) 恒力做的功：直接用W Fl cos 运算.(2) 合力做的功方法一：先求合力F 合 ,再用 W 合 F 合 lcos 求功.方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3、,再应用W 合 W1 W2 W 3求合力做的功. 例 1 多项挑选 如下图,水平路面上有一辆质量为M 的汽车,车厢中有一个质量为m 的人正用恒力 F 向前推车厢, 在车以加 速度 a 向前加速行驶距离L 的过程中,以下说法正确的选项是A 人对车的推力 F 做的功为 FL可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_B. 人对车做的功为maLC. 车对人的作用力大小为maD. 车对人的摩擦力做的功为F maL解析 由做功的定义可知,选项 A 正确. 对人进行受力分析,人受重力以及车对人的 力,合力的大小为 ma,方向水平向左,故车对人的作用力大小应为ma 2 mg 2,选项 C 错误.题述过程重力不做功,合力对人做的功为maL ,所以车对人做的功为maL ,由相互作用力及人、车的位移相同可确定,人对车做的功为maL ,选项 B 错误.对人由牛顿其次定律知,在水平方向上有F f Fma,摩擦力做的功为 F maL ,选项 D 正确.答案 AD方法 2：利用动能定理求变力做的功动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动,既适用于求恒力做功,也适用于求变力做功.因使用动能定理可由动能的变化来求功,所以动能定理是求变力做功的首选.例 22022 海·南高考 如图,一半径为 R 的半圆形轨道竖直固定放置,轨道两端等高.质量为m 的质点自轨道端点P 由静止开头滑下,滑到最低点 Q 时,对轨道的正压力为2mg,重力加速度大小为g.质点自 P 滑到 Q 的过程中,克服摩擦力所做的功为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1A. mgRB.41mgR 3可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1C. mgRD.24 mgR可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析 在 Q 点质点受到竖直向下的重力和竖直向上的支持力,两力的合力充当向心v 2力,所以有 FN mg m R , F N 2mg,联立解得v gR,下落过程中重力做正功,摩擦可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2mv力做负功,依据动能定理可得mgR Wf 12,解得Wf112mgR ,所以克服摩擦力做功2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_mgR, C 正确.答案 C方法 3：化变力为恒力求变力做的功变力做功一般难以直接求解,但假设通过转换争论的对象,有时可化为恒力做功,用WFl cos 求解.此法经常应用于轻绳通过定滑轮拉物体的问题中.例 3如下图,固定的光滑竖直杆上套着一个滑块,用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮,以大小恒定的拉力F 拉轻绳,使滑块从A 点起由静止开头上升.假设从A 点上升至B 点和从 B 点上升至 C 点的过程中,轻绳对滑块做的功分别为W1 和 W2,图中 AB BC ,就 A W1 W2B. W1 W2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_C. W1 W2D. 无法确定W1 和 W2 的大小关系解析 轻绳对滑块做的功为变力做功,可以通过转换争论对象,将变力做的功转化为 恒力做的功.因轻绳对滑块做的功等于拉力F 对轻绳做的功,而拉力F 为恒力, W F·l, l 为轻绳拉滑块过程中拉力F 的作用点移动的位移,大小等于滑轮左侧轻绳的缩短量,由题图可知, lAB lBC ,故 W1 W 2, A 项正确.答案 A方法 4：利用微元法求变力做的功 将物体的位移分割成很多小段,因小段很小,每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力,这样就将变力做功转化为在很多多个无穷小的位移上的恒力所做功的代数和.此法常应用于求解大小不变、方向转变的变力做功问题.例 4 如下图, 在水平面上, 有一弯曲的槽道 AB ,槽道由半径分别R为 2和 R 的两个半圆构成.现用大小恒为F 的拉力将一光滑小球从A 点沿槽道拉至B 点,假设拉力 F 的方向时刻与小球运动方向一样,就此过程中拉力 F 所做的功为 A 0B FR3C 2FRD.2FR解析 由于 F 的方向不断转变,不能用W Fl cos 求解,但由于 F 的方向时刻与小球运动方向一样,可采纳微元法,把小球的位移分割成很多小段,在每一小段位移上作用在小球上的力 F 可视为恒力, F 做的总功即为 F 在各个小段上做功的代数和,由此得：W可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_F 1· 2 R12R3 FR ,D 正确.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2222· · 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答案 D方法 5：利用平均力求变力做的功假设力的方向不变, 而大小随位移 留意不是随时间 匀称变化时, 就可以认为物体受到可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_一大小为 F F 1 F 22的恒力作用,然后用公式W F lcos 求此变力所做的功.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_例 5 多项挑选 如下图, n 个完全相同、边长足够小且互不粘连的小方块依次排列,总长度为 l,总质量为 M ,它们一起以速度 v 在光滑水平面上滑动,某时刻开头滑上粗糙水平面. 小方块与粗糙水平面之间的动摩擦因数为 ,假设小方块恰能完全进入粗糙水平面,就摩擦力对全部小方块做功的大小为 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_1A. M v 22B. M v 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_C.12 MglD Mgl可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_解析 总质量为 M 的小方块在进入粗糙水平面的过程中,滑动摩擦力由 0 匀称增大,可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_当全部进入时摩擦力达最大值Mg,总位移为 l,平均摩擦力为 F12f Mg,由功的公式可可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2得 Wf F f ·l 1 Mg,l1摩擦力对全部小方块做功的大小为2 Mg,lC 正确, D 错误.可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_用动能定理运算, 就为： Wf 0M vM v12 1222,摩擦力对全部小方块做功的大小为1M v 2,2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_A 正确, B 错误.答案 AC方法 6：用 F-x 图像求变力做的功 在 F-x 图像中,图线与x 轴所围“面积”的代数和表示力F 在这段位移所做的功,且位于 x 轴上方的“面积”为正,位于x 轴下方的“面积”为负,但此方法只适用于便于求图线所围面积的情形 如三角形、矩形、圆等规章的几何图形.例 6某物体在变力 F 作用下沿水平方向做直线运动,物体的质量 m 10 kg ,F 随物体的坐标 x 的变化情形如下图.假设物体从坐标原点由静止动身,不计一切摩擦.借鉴教科书中学习直线运动时,由 v - t 图像求位移的方法,结合其他所学学问,依据图示的F-x 图像,可求出物体运动到x 16 m 处时的速度大小为 A 3 m/sB 4 m/ sC. 22 m/sD.17 m/s12解析 力 F 在运动过程中所做的总功 WF 10× 4 J 40 J ,由动能定理得： WF 2mv 0,解得物体运动到x16 m处的速度大小为v22 m/s, C 正确.答案 C方法 7：利用 W Pt 求变力做的功 W Pt 适用于变力的功率恒定或平均功率已知的情形.例 7 汽车质量为 m, 输出功率恒为 P, 沿平行大路前进距离 x 的过程中, 其速度由v 1 增至最大速度 v 2,假设汽车在运动过程中所受阻力恒定, 就汽车通过距离 x 所用的时间为多少？解析 牵引力做功 W 等于汽车增加的动能 Ek 和克服摩擦力所做的功 WfW E k Wfk12212E 2mv2mv 1速度到达最大值 v 2 时,牵引力等于摩擦力Ffv由 PF v 2 Ffv 2 得： F f P2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_v克服摩擦力所做功：Wf FfxxP212 12xP可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_W 2mv 22mv 1v 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_由于汽车以恒定功率P 行驶, WPt所以经受的时间1mv 22 112 xP可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_2tW P22mvPmv 22 mv 12v 2mv 22 mv2Px1 x .v2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品_精品资料_答案 2P v2可编辑资料 - - - 欢迎下载