2023年高考物理一轮复习核心技知识点提升第五章 机械能及其守恒定律.pdf

第 五 章 机 械 能 及 其 守 恒 定 律 自 主 命 题 卷 全 国 卷 考 情 分 析 2021 山 东 卷-T 3 功 和 功 率 2021 湖 南 卷-T 3 机 车 启 动 问 题 2021 河 北 卷 4 6 动 能 定 理 及 其 成 用 2021 浙 江 1月 选 考-TU 功 和 功 率 2021北 京 卷 T 8 功 和 功 率 2020山 东 卷 T 1 1 动 能 定 理 及 应 2020江 苏 卷-T 4 动 能 定 理 及 其 应 用 2021 全 国 甲 卷-T 2 0动 能 定 理 及 其 应 用 2021全 国 乙 卷 4 1 9 动 能 定 理 及 其 应 用 2020全 国 卷 I T 2 0 功 能 关 系 机 械 能 守 恒 定 律 2020全 国 卷 ILT25 动 能 定 理 在 多 过 程 问 题 中 的 应 用 2019全 国 卷 H-T 2 4动 能 定 理 2021浙 江 6 月 选 考-T17 实 验：验 证 机 械 能 守 恒 定 律 2016全 国 卷 I-T 2 2实 验:验 证 机 械 能 守 恒 定 律 试 题 情 境 生 活 实 践 类 体 育 运 动 中 功 和 功 率 问 题，风 力 发 电 功 率 计 算，蹦 极 运 动、过 山 车 等 能 量 问 题，汽 车 启 动 问 题，生 活、生 产 中 能 量 守 恒 定 律 的 应 用 学 习 探 究 类 变 力 做 功 的 计 算，机 车 启 动 问 题，单 物 体 机 械 能 守 恒，用 绳、杆 连 接 的 系 统 机 械 能 守 恒 问 题，含 弹 簧 系 统 机 械 能 守 恒 问 题，传 送 带、板 块 模 型 的 能 量 问 题 5.1功 和 功 率 忌 一、功 1.定 义：一 个 物 体 受 到 力 的 作 用，如 果 在 上 发 生 了 一 段 位 移，就 说 这 个 力 对 物 体 做 了 功.2.必 要 因 素：力 和 物 体 在 上 发 生 的 位 移.3.物 理 意 义：功 是 能 量 转 化 的 4.计 算 公 式(1)恒 力/的 方 向 与 位 移/的 方 向 一 致 时：w=(2)恒 力 F 的 方 向 与 位 移 I的 方 向 成 某 一 夹 角 a 时：W=Flcos a.5.功 的 正 负(1)当 0WaQ,力 对 物 体 做-(2)当 时，眸 0,力 对 物 体 做,或 者 说 物 体 这 个 力 做 了 功.JT(3)当 a=时，W=0,力 对 物 体 _一 二 功 率 1.定 义：功 与 完 成 这 些 功 所 用 的 比 值.2.物 理 意 义：描 述 力 对 物 体 做 功 的 _ 一 3.公 式：w(1)尸=7,P 描 述 时 间/内 力 对 物 体 做 功 的 _ 一(2)P=Fv。为 平 均 速 度，则 尸 为 功 率.。为 瞬 时 速 度，则 P 为 功 率.当 力 b 和 速 度。不 在 同 一 直 线 上 时，可 以 将 力 尸 分 解 或 者 将 速 度。分 解.i.是 否 做 功 及 做 功 正 负 的 判 断(1)根 据 力 与 位 移 的 方 向 的 夹 角 判 断；(2)根 据 力 与 瞬 时 速 度 方 向 的 夹 角 a 判 断：0WaV90。，力 做 正 功；a=90,力 不 做 功；90al80,力 做 负 功.2.计 算 功 的 方 法(1)恒 力 做 的 功：直 接 用=&cosa计 算.(2)合 外 力 做 的 功 方 法 一：先 求 合 外 力/合，再 用 少 价=/合/cos a 求 功.方 法 二：先 求 各 个 力 做 的 功 防、叼、W y-,再 应 用 令=%+电+%+求 合 外 力 做 的 功.方 法 三：利 用 动 能 定 理 合=瓦 2Eki.例 题 1.（多 选）如 图 所 示，某 商 场 的 电 动 扶 梯 坡 面 与 水 平 面 成。角，质 量 为 加 的 人 站 在 电 梯 上，并 始 终 随 电 梯 一 起 从 静 止 开 始 匀 加 速 上 升，达 到 规 定 的 速 度 后 匀 速 上 升，最 后 匀 减 速 上 升 直 到 停 止。若 用 G表 示 人 受 到 的 重 力，用 国 表 示 人 受 到 的 支 持 力，用 a 表 示 人 受 到 的 摩 擦 力，则 下 列 说 法 中 正 确 的 是（）.10_ _ A.上 升 过 程 中，Ff一 直 做 负 功 B.上 升 过 程 中，G 一 直 做 负 功 C.上 升 过 程 中，尺 一 直 做 正 功 D.上 升 过 程 中，R 一 直 做 正 功 GQG a/一 辆 正 沿 平 直 路 面 行 驶 的 车 厢 内，一 个 面 向 车 前 进 方 向 站 立 的 人 对 车 厢 壁 施 加 水 平 推 力 E,在 车 前 进 s 的 过 程 中，下 列 说 法 正 确 的 是（）.当 车 匀 速 前 进 时，人 对 车 做 的 总 功 为 正 功 B.当 车 加 速 前 进 时，人 对 车 做 的 总 功 为 负 功 C.当 车 减 速 前 进 时，人 对 车 做 的 总 功 为 负 功 D.不 管 车 如 何 运 动，人 对 车 做 的 总 功 都 为 零 如 图 所 示，升 降 机 内 斜 面 的 倾 角。=30。，质 量 为 2 k g的 物 体 置 于 斜 面 上 始 终 不 发 生 相 对 滑 动，在 升 降 机 以 5 m/s的 速 度 匀 速 上 升 4 s 的 过 程 中.g取 10 m/s2,求:（1）斜 面 对 物 体 的 支 持 力 所 做 的 功;（2）斜 面 对 物 体 的 摩 擦 力 所 做 的 功；（3）物 体 重 力 所 做 的 功;（4）合 外 力 对 物 体 所 做 的 功.度 力 做 功 的 分 析 和 计 算 求 变 力 做 功 的 五 种 方 法 方 法 以 例 说 法微 元 法”.、m-/质 量 为 用 的 木 块 在 水 平 面 内 做 圆 周 运 动，运 动 一 周 克 服 摩 擦 力 做 功 近=斤 Axi+斤 A Q+R，Ax3H=Ff(Axi+Ax2+-3+)=F 2 兀 7?等 效 转 换 法 A T-恒 力/把 物 块 从 N 拉 到 8,绳 子 对 物 块 做 功 少=r(h h(sin a sin 位 图 像 法 F 居 0 xoF/NX。x7m 水 平 拉 力 拉 着 一 物 体 在 水 平 面 上 运 动 的 位 移 为 图 线 与 横 轴 所 围 面 积 表 示 拉 力 所 做 的 功，W-Fo+F 1210平 均 值 法 形 变 量 A x 当 力 与 位 移 为 线 性 关 系，力 可 用 平 均 值 了 包 表“Ax示，代 入 功 的 公 式 得 力 应 用 动 能 定 理 W1*B 用 力 E 把 小 球 从/处 缓 慢 拉 到 8 处，E 做 功 为 则 有：Wr-mgL(-cos 0)=0,得 廊 m g L a-c o s O)例 题 2.如 图 甲 所 示，质 量 为 4 kg的 物 体 在 水 平 推 力 作 用 下 开 始 运 动，推 力 大 小 尸 随 位 移 大 小 x 变 化 的 情 况 如 图 乙 所 示，物 体 与 地 面 间 的 动 摩 擦 因 数=0.5,g取 l O m*,则（A.物 体 先 做 加 速 运 动，推 力 减 小 到 零 后 才 开 始 做 减 速 运 动 B.运 动 过 程 中 推 力 做 的 功 为 200 JC.物 体 在 运 动 过 程 中 的 加 速 度 先 变 小 后 不 变 D.因 推 力 是 变 力，无 法 确 定 推 力 做 功 的 大 小聂 海 胜 利 用 太 空 跑 台 动 感 单 车 锻 炼，如 图 所 示.假 设 聂 海 胜 锻 炼 15分 钟 克 服 动 感 单 车 阻 力 而 消 耗 的 能 量 约 为 900 kJ.假 设 动 感 单 车 的 阻 力 主 要 来 源 于 距 车 轴 30 c m 的 阻 尼 装 置（可 视 为 质 点），宇 航 员 每 分 钟 蹬 车 9 0圈，则 阻 尼 装 置 对 车 轮 的 阻 力 约 为（）.180 N B.350 N C.580 N D.780N如 图 所 示，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 恒 定 的 拉 力 厂 拉 绳，使 滑 块 从/点 起 由 静 止 开 始 上 升.若 从/点 上 升 至 8 点 和 从 8 点 上 升 至。点 的 过 程 中 拉 力/做 的 功 分 别 为 例 和%2,图 中 则（）%取 B.WWiC.W=WiD.无 法 确 定 W和 必 的 大 小 关 系 功 率 的 分 析 和 计 算 1.平 均 功 率 的 计 算 方 法 W(1)利 用 P（2）利 用 P=F-v cos a,其 中 p 为 物 体 运 动 的 平 均 速 度.其 中 尸 为 恒 力，a 不 变.2.瞬 时 功 率 的 计 算 方 法（1）利 用 公 式 尸=产 我 05 a,其 中。为，时 刻 的 瞬 时 速 度.尸 可 为 恒 力，也 可 为 变 力，a 为 尸 与。的 夹 角，a 可 以 不 变，也 可 以 变 化.（2）公 式 尸=Eocos a 中，Feos a 可 认 为 是 力 尸 在 速 度。方 向 上 的 分 力，0cos a 可 认 为 是 速 度。在 力 E 方 向 上 的 分 速 度.例 题 3.如 图 所 示，细 线 的 一 端 固 定 于 O 点，另 一 端 系 一 小 球.在 水 平 拉 力 作 用 下，小 球 以 恒 定 速 率 在 竖 直 平 面 内 由 A 点 运 动 到 B 点.在 此 过 程 中 拉 力 的 瞬 时 功 率 的 变 化 情 况 是（）o/a/仁 尸 A.逐 渐 增 大 B.逐 渐 减 小 C.先 增 大，后 减 小 D.先 减 小，后 增 大 如 图 所 示,质 量 为 m=2 k g的 木 块 在 倾 角。=37。的 斜 面 上 由 静 止 开 始 下 滑，斜 面 足 够 长，木 块 与 斜 面 间 的 动 摩 擦 因 数 为=0.5,已 知 sin 37。=0.6,cos37=0.8,g 取 lO rn/sz,则 前 2 s 内 重 力 的 平 均 功 率 和 2 s 末 重 力 的 瞬 时 功 率 分 别 为（）J乂 37。-A.48 W 24 W B.24 W 48 WC.24 W 12 W D.12 W 24 W我 国 自 主 研 制 的 绞 吸 挖 泥 船“天 鳏 号”达 到 世 界 先 进 水 平.若 某 段 工 作 时 间 内，“天 鲸 号”的 泥 泵 输 出 功 率 恒 为 1X104 k w,排 泥 量 为 1.4 m3/s,排 泥 管 的 横 截 面 积 为 0.7 n?.则 泥 泵 对 排 泥 管 内 泥 浆 的 推 力 为（）A.5X106N B.2X107NC.2X109N D.5X109N机 车 启 动 问 题 1.两 种 启 动 方 式 两 种 方 式 以 恒 定 功 率 启 动 以 恒 定 加 速 度 启 动 p-t 图 像 和 v-t图 像 P:P/一 O t%72.三 个 重 要 关 系 式(1)无 论 哪 种 启 动 过 程，机 车 的 最 大 速 度 都 等 于 其 匀 速 运 动 时 的 Zrd-o/a尸 Ra.m&=Z比 不 变=产 不 变 吗 pm=Fv t 直 到 P=P=F v运 动 性 质 加 速 度 减 小 的 加 速 直 线 运 动 匀 加 速 直 线 运 动，持 续 时 间 VAB段 过 程 分 析 p尸 一/帆=。-O=0mk?阻,.外,F-F nv t n F!=。!v m运 动 性 质 以 0m做 匀 速 直 线 运 动 加 速 度 减 小 的 加 速 直 线 运 动 6 c 段 P额 F尸 附 0=以 0m口 做 匀 速 直 线 运 动 P速 度,即%=市(2)机 车 以 恒 定 加 速 度 启 动 的 过 程 中，匀 加 速 过 程 结 束 时，功 率 最 大，但 速 度 不 是 最 大，0=*0m=尸 额(3)机 车 以 恒 定 功 率 启 动 时，牵 引 力 做 的 功%=R.由 动 能 定 理 得：P t Fax=Ek.此 式 经 常 用 于 求 解 机 车 以 恒 定 功 率 启 动 过 程 的 位 移 大 小 和 时 间.例 题 4.“复 兴 号”动 车 组 用 多 节 车 厢 提 供 动 力，从 而 达 到 提 速 的 目 的.总 质 量 为 m的 动 车 组 在 平 直 的 轨 道 上 行 驶.该 动 车 组 有 四 节 动 力 车 厢，每 节 车 厢 发 动 机 的 额 定 功 率 均 为 P,若 动 车 组 所 受 的 阻 力 与 其 速 率 成 正 比(产 阳=依/为 常 量),动 车 组 能 达 到 的 最 大 速 度 为 0m.下 列 说 法 正 确 的 是()A.动 车 组 在 匀 加 速 启 动 过 程 中，牵 引 力 恒 定 不 变 B.若 四 节 动 力 车 厢 输 出 功 率 均 为 额 定 值，则 动 车 组 从 静 止 开 始 做 匀 加 速 运 动3C.若 四 节 动 力 车 厢 输 出 的 总 功 率 为 2.2 5 P,则 动 车 组 匀 速 行 驶 的 速 度 为 不 人 D.若 四 节 动 力 车 厢 输 出 功 率 均 为 额 定 值，动 车 组 从 静 止 启 动，经 过 时 间/达 到 最 大 速 度 5n，则 这 一 过 程 中 该 动 车 组 克 服 阻 力 做 的 功 为 gOm2 一“汽 车 在 平 直 公 路 上 以 速 度 式 匀 速 行 驶，发 动 机 功 率 为 p.快 进 入 闹 区 时，司 机 减 小 了 油 门，使 汽 车 的 功 率 立 即 减 小 一 半 并 保 持 该 功 率 继 续 行 驶.下 面 四 个 图 像 中，哪 个 图 像 正 确 表 示 了 从 司 机 减 小 油 门 开 始，汽 车 的 速 度 与 时 间 的 关 系（）始 做 匀 加 速 直 线 运 动，经 过 时 间/达 到 额 定 功 率，此 时 的 速 度 为。，汽 车 行 驶 过 程 中 阻 力 保 持 不 变。下 列 说 法 正 确 的 是（）A.汽 车 受 到 的 阻 力 大 小 为 p nivB.汽 车 受 到 的 阻 力 大 小 为 彳 一 十 C.在 0 5时 间 内 汽 车 牵 引 力 的 平 均 功 率 为？t PD.在 0 时 间 内 汽 车 牵 引 力 的 平 均 功 率 为 例 题 5.一 滑 块 在 水 平 地 面 上 沿 直 线 滑 行，/=0 时 其 速 度 为 1 m/s,从 此 刻 开 始 在 滑 块 运 动 方 向 上 再 施 加 一 水 平 作 用 力 F,力/和 滑 块 的 速 度。随 时 间 t 的 变 化 规 律 分 别 如 图 甲、乙 所 示，则 以 下 说 法 正 确 的 是（）第 2 s 内,第 1 s 内，厂 对 滑 块 做 的 功 为 3 JB.E 对 滑 块 做 功 的 平 均 功 率 为 4 WC.第 3 s 末,厂 对 滑 块 做 功 的 瞬 时 功 率 为 1WD.前 3 s 内,产 对 滑 块 做 的 总 功 为 零 G 您 8/一 物 体 在 粗 糙 的 水 平 面 上 受 到 水 平 拉 力 的 作 用，在 一 段 时 间 内 的 速 度 随 时 间 变 化 情 况 如 图 所 示。下 列 关 于 拉 力 的 功 率 随 时 间 变 化 的 图 像 可 能 正 确 的 是（）如 图 甲 所 示，滑 轮 质 量、摩 擦 均 不 计，质 量 为 2 k g的 物 体 在 拉 力 尸 作 用 下 由 静 止 向 上 做 匀 加 速 运 动，物 体 速 度 随 时 间 的 变 化 关 系 如 图 乙 所 示，由 此 可 知（）/，彳/卜&0,2,4；/s甲 乙 A.物 体 加 速 度 大 小 为 2 m dB.E 的 大 小 为 21 NC.4 s 末 尸 的 功 率 为 42 WD.0 4 s 内 E 的 平 均 功 率 为 42 W薪 嘴 境 缭 合 摆 开 练 1.图 甲 为 一 女 士 站 在 台 阶 式 自 动 扶 梯 上 匀 速 上 楼（忽 略 扶 梯 对 手 的 作 用），图 乙 为 一 男 士 站 在 履 带 式 自 动 扶 梯 上 匀 速 上 楼，两 人 相 对 扶 梯 均 静 止.下 列 关 于 做 功 的 判 断 中 正 确 的 是（）甲 乙 A.图 甲 中 支 持 力 对 人 做 正 功B.图 甲 中 摩 擦 力 对 人 做 负 功 C.图 乙 中 支 持 力 对 人 做 正 功 D.图 乙 中 摩 擦 力 对 人 做 负 功 2.轻 质 弹 簧 右 端 固 定 在 墙 上，左 端 与 一 质 量 加=0.5 kg的 物 块 相 连,如 图 甲 所 示，弹 簧 处 于 原 长 状 态，物 块 静 止 且 与 水 平 面 间 的 动 摩 擦 因 数=0 2 以 物 块 所 在 处 为 原 点，水 平 向 右 为 正 方 向 建 立 x 轴，现 对 物 块 施 加 水 平 向 右 的 外 力 F,E 随 x轴 坐 标 变 化 的 情 况 如 图 乙 所 示，物 块 运 动 至 x=0.4 m 处 时 速 度 为 零，则 此 时 弹 簧 的 弹 性 势 能 为(g=1 0 m/s 2)()0.4 x/mA.3.1 J B.3.5J C.1.8J D.2.03.两 个 相 同 物 块 尸、。分 别 在 大 小 相 等、方 向 如 图 的 恒 力 乃 和 B 作 用 下 沿 水 平 面 向 右 运 动，物 块 与 水 平 面 的 动 摩 擦 因 数 相 同。在 它 们 前 进 相 同 距 离 的 过 程 中，Fi和 Fi做 功 分 别 为 W和 Wi，P、Q 两 物 块 克 服 摩 擦 力 所 做 的 功 分 别 为 畋 和 必 2,则 有()双，思&WWi,WjAWf t B.跖=牝,WtyWfiC.WW1，W jy=W fL D.W=W 2,W fl=W/24.如 图 所 示，质 量 均 为 机 的 三 个 小 球 分 别 从 高 度 都 为 的 光 滑 固 定 斜 面 顶 端 由 静 止 滑 到 底 端，三 个 斜 面 倾 角 不 同，则()m m mX e/T7/4T 71；A.重 力 对 小 球 做 功 均 为 加 g/zB.弹 力 对 小 球 做 功 均 为 加 C.重 力 的 平 均 功 率 均 相 等 D.弹 力 的 平 均 功 率 不 相 等 5.如 图 所 示，在 水 平 面 上，有 一 弯 曲 的 槽 道 N 8,槽 道 由 半 径 分 别 为 号 和 H 的 两 个 半 圆 构 成。现 用 大 小 恒 为 b 的 拉 力 将 一 光 滑 小 球 从/点 沿 槽 道 拉 至 8 点，若拉 力 E 的 方 向 时 刻 与 小 球 运 动 方 向 一 致，则 此 过 程 中 拉 力 所 做 的 功 为（）B.FRC.I T IFR D.%FR6.（多 选）如 图 所 示，半 径 为 H 的 半 圆 弧 槽 固 定 在 水 平 面 上，槽 口 向 上，槽 口 直 径 水 平，一 个 质 量 为 m 的 物 块 从 P 点 由 静 止 释 放 刚 好 从 槽 口 A 点 无 碰 撞 地 进 入 槽 中，并 沿 圆 弧 槽 匀 速 率 地 滑 行 到 8 点，不 计 物 块 的 大 小，尸 点 到/点 高 度 为 人 重 力 加 速 度 大 小 为 g，则 下 列 说 法 正 确 的 是（）B.物 块 从 P 到 B 过 程 克 服 摩 擦 力 做 的 功 为 mg（R+h-）物 块 从 4 到 8 过 程 重 力 的 平 均 功 率 为 叫 亚（7?+2）C.物 块 在 8 点 时 对 槽 底 的 压 力 大 小 为 上 市-D.物 块 到 B 点 时 重 力 的 瞬 时 功 率 为 7.如 图 所 示，粗 糙 程 度 处 处 相 同 的 水 平 桌 面 上 有 一 长 为 L 的 轻 质 细 杆，一 端 可 绕 竖 直 光 滑 轴。转 动，另 一 端 与 质 量 为 加 的 小 木 块 相 连.木 块 以 水 平 初 速 度。o出 发，恰 好 能 完 成 一 个 完 整 的 圆 周 运 动.在 运 动 过 程 中，木 块 所 受 摩 擦 力 的 大 小 2,4T ILD.216立 B8.（多 选）地 下 矿 井 中 的 矿 石 装 在 矿 车 中，用 电 机 通 过 竖 井 运 送 至 地 面.某 竖 井 中 矿 车 提 升 的 速 度 大 小。随 时 间/的 变 化 关 系 如 图 所 示，其 中 图 线 分 别 描 述 两 次 不 同 的 提 升 过 程，它 们 变 速 阶 段 加 速 度 的 大 小 都 相 同；两 次 提 升 的 高 度 相 同，提 升 的 质 量 相 等.不 考 虑 摩 擦 阻 力 和 空 气 阻 力.对 于 第 次 和 第 次 提 升 过 程,()，A.矿 车 上 升 所 用 的 时 间 之 比 为 4：5B.电 机 的 最 大 牵 引 力 之 比 为 2：1C.电 机 输 出 的 最 大 功 率 之 比 为 2：1D.电 机 所 做 的 功 之 比 为 4：59.广 泛 使 用 氢 燃 料 作 为 交 通 能 源 是 氢 经 济 的 一 个 关 键 因 素.使 用 氢 为 能 源 的 最 大 好 处 是 它 跟 空 气 中 的 氧 反 应，仅 产 生 水 蒸 气 排 出，有 效 减 少 了 传 统 汽 油 车 造 成 的 空 气 污 染 问 题.一 种 氢 气 燃 料 的 汽 车，质 量 为 加=5.0X103 k g,发 动 机 的 额 定 功 率 为 6 0 k W,在 平 直 公 路 上 行 驶 时 所 受 阻 力 恒 为 车 重 的 0.1倍.若 汽 车 保 持 额 定 功 率 从 静 止 启 动(g取 l O m*),求：(1)汽 车 所 能 达 到 的 最 大 速 度 大 小；(2)当 汽 车 的 速 度 为 6 m/s时 的 加 速 度 大 小.1 0.质 量 为 L0X103 k g的 汽 车，沿 倾 角 为 30。的 斜 坡 由 静 止 开 始 向 上 运 动，汽 车 在 运 动 过 程 中 所 受 摩 擦 阻 力 大 小 恒 为 2 000 N,汽 车 发 动 机 的 额 定 输 出 功 率 为 5.6X104W,开 始 时 以 a=l m/s?的 加 速 度 做 匀 加 速 运 动(g取 lO m/s?).求：(1)汽 车 做 匀 加 速 运 动 的 时 间；(2)汽 车 所 能 达 到 的 最 大 速 率；(3)若 斜 坡 长 14 3.5 m,且 认 为 汽 车 到 达 坡 顶 之 前 已 达 到 最 大 速 率，则 汽 车 从 坡 底 到 坡 顶 需 多 长 时 间.第 五 章 机 械 能 及 其 守 恒 定 律 自 主 命 题 卷 全 国 卷 考 情 分 析 2021 山 东 卷-T 3 功 和 功 率 2021 湖 南 卷-T 3 机 车 启 动 问 题 2021 河 北 卷 4 6 动 能 定 理 及 其 成 用 2021 浙 江 1月 选 考-T 1 1功 和 功 率 2021北 京 卷 T 8 功 和 功 率 2020山 东 卷 T 1 1 动 能 定 理 及 应 2020江 苏 卷-T 4 动 能 定 理 及 其 应 用 2021 全 国 甲 卷-T 2 0动 能 定 理 及 其 应 用 2021全 国 乙 卷-T 1 9动 能 定 理 及 其 应 用 2020全 国 卷 I T 2 0 功 能 关 系 机 械 能 守 恒 定 律 2020全 国 卷 ILT25 动 能 定 理 在 多 过 程 问 题 中 的 应 用 2019全 国 卷 H-T 2 4动 能 定 理 2021浙 江 6 月 选 考-T17 实 验：验 证 机 械 能 守 恒 定 律 2016全 国 卷 I-T 2 2实 验:验 证 机 械 能 守 恒 定 律 试 题 情 境 生 活 实 践 类 体 育 运 动 中 功 和 功 率 问 题，风 力 发 电 功 率 计 算，蹦 极 运 动、过 山 车 等 能 量 问 题，汽 车 启 动 问 题，生 活、生 产 中 能 量 守 恒 定 律 的 应 用 学 习 探 究 类 变 力 做 功 的 计 算，机 车 启 动 问 题，单 物 体 机 械 能 守 恒，用 绳、杆 连 接 的 系 统 机 械 能 守 恒 问 题，含 弹 簧 系 统 机 械 能 守 恒 问 题，传 送 带、板 块 模 型 的 能 量 问 题 5.1功 和 功 率 忌 一、功 i.定 义：一 个 物 体 受 到 力 的 作 用，如 果 在 力 的 方 向 上 发 生 了 一 段 位 移,就 说 这 个 力 对 物 体 做 了 功.2.必 要 因 素：力 和 物 体 在 力 的 方 向 上 发 生 的 位 移.3.物 理 意 义：功 是 能 量 转 化 的 量 度.4.计 算 公 式(1)恒 力 E 的 方 向 与 位 移/的 方 向 一 致 时：W=Fl.(2)恒 力 F 的 方 向 与 位 移 I的 方 向 成 某 一 夹 角 a 时：W=Flcos a.5.功 的 正 负 7T(1)当 OWa 时，死 0,力 对 物 体 做 正 功.7T(2)当 方 aW兀 时，区 0,力 对 物 体 做 负 功,或 者 说 物 体 克 服 这 个 力 做 了 功.7?(3)当 a=时，W=0,力 对 物 体 不 做 功.二 功 率 1.定 义：功 与 完 成 这 些 功 所 用 旺 回 的 比 值.2.物 理 意 义：描 述 力 对 物 体 做 功 的 快 慢.3.公 式：w(i)p=7,P 描 述 时 间/内 力 对 物 体 做 功 的 快 慢.(2)P=Fv 为 平 均 速 度，则 尸 为 平 均 功 率.。为 瞬 时 速 度，则 P 为 瞬 时 功 率.当 力 b 和 速 度。不 在 同 一 直 线 上 时，可 以 将 力 尸 分 解 或 者 将 速 度。分 解.i.是 否 做 功 及 做 功 正 负 的 判 断(1)根 据 力 与 位 移 的 方 向 的 夹 角 判 断；(2)根 据 力 与 瞬 时 速 度 方 向 的 夹 角 a 判 断：0WaV90。，力 做 正 功；a=90,力 不 做 功；90 al80,力 做 负 功.2.计 算 功 的 方 法(1)恒 力 做 的 功：直 接 用=&cosa计 算.(2)合 外 力 做 的 功 方 法 一：先 求 合 外 力/合，再 用 少 价=/合/cos a 求 功.方 法 二：先 求 各 个 力 做 的 功 防、叼、W y-,再 应 用 令=%+电+%+求 合 外 力 做 的 功.方 法 三：利 用 动 能 定 理 合=瓦 2Eki.例 题 1.（多 选）如 图 所 示，某 商 场 的 电 动 扶 梯 坡 面 与 水 平 面 成。角，质 量 为 加 的 人 站 在 电 梯 上，并 始 终 随 电 梯 一 起 从 静 止 开 始 匀 加 速 上 升，达 到 规 定 的 速 度 后 匀 速 上 升，最 后 匀 减 速 上 升 直 到 停 止。若 用 G 表 示 人 受 到 的 重 力，用 国 表 示 人 受 到 的 支 持 力，用 a 表 示 人 受 到 的 摩 擦 力，则 下 列 说 法 中 正 确 的 是（）一 B E_ _ A.上 升 过 程 中，a 一 直 做 负 功 B.上 升 过 程 中，G 一 直 做 负 功 C.上 升 过 程 中，国 一 直 做 正 功 D.上 升 过 程 中，R 一 直 做 正 功【答 案】BC【解 析】向 上 加 速 时 摩 擦 力 水 平 向 右，与 位 移 夹 角 始 终 为 锐 角，此 时 摩 擦 力 做 正 功，故 A 错 误；因 为 人 的 高 度 升 高，故 重 力 一 直 做 负 功，故 B 正 确；上 升 过 程 中 支 持 力 竖 直 向 上，与 位 移 的 夹 角 始 终 为 锐 角，故 支 持 力 一 直 做 正 功，故 C 正 确；减 速 上 升 过 程 中，人 受 到 的 摩 擦 力 水 平 向 左，与 位 移 夹 角 为 钝 角，故 摩 擦 力 做 负 功，故 D 错 误。一 辆 正 沿 平 直 路 面 行 驶 的 车 厢 内,一 个 面 向 车 前 进 方 向 站 立 的 人 对 车 厢 壁 施 加 水 平 推 力 R 在 车 前 进 s 的 过 程 中，下 列 说 法 正 确 的 是（）1 r勿 A.当 车 匀 速 前 进 时，人 对 车 做 的 总 功 为 正 功 B.当 车 加 速 前 进 时，人 对 车 做 的 总 功 为 负 功 C.当 车 减 速 前 进 时，人 对 车 做 的 总 功 为 负 功 D.不 管 车 如 何 运 动，人 对 车 做 的 总 功 都 为 零【答 案】B【解 析】人 对 车 施 加 了 三 个 力，分 别 为 压 力、推 力/、静 摩 擦 力/,根 据 力 做 功 的 公 式 及 作 用 力 和 反 作 用 力 的 关 系 判 断 做 正 功 还 是 负 功。当 车 匀 速 前 进 时，人 对 车 厢 壁 的 推 力 E 做 的 功%=用，静 摩 擦 力 做 的 功 有=一 力，人 处 于 平 衡 状 态，根 据 作 用 力 与 反 作 用 力 的 关 系 可 知，F=f,则 人 对 车 做 的 总 功 为 零，故 A错 误；当 车 加 速 前 进 时，人 处 于 加 速 状 态，车 厢 对 人 的 静 摩 擦 力/方 向 向 右 且 大 于 车 厢 壁 对 人 的 作 用 力 广，所 以 人 对 车 厢 的 静 摩 擦 力/方 向 向 左，静 摩 擦 力 做 的 功 呼=一 小，人 对 车 厢 的 推 力/方 向 向 右，做 的 功 IVF=FS,因 为/R 所 以 人 对 车 做 的 总 功 为 负 功，故 B 正 确，D 错 误；同 理 可 以 证 明 当 车 减 速 前 进 时，人 对 车 做 的 总 功 为 正 功，故 C 错 误。如 图 所 示，升 降 机 内 斜 面 的 倾 角 8=30。，质 量 为 2 k g的 物 体 置 于 斜 面 上 始 终 不 发 生 相 对 滑 动，在 升 降 机 以 5 m/s的 速 度 匀 速 上 升 4 s 的 过 程 中.g取 10 m/s2 求：b i _ l(i)斜 面 对 物 体 的 支 持 力 所 做 的 功；(2)斜 面 对 物 体 的 摩 擦 力 所 做 的 功；(3)物 体 重 力 所 做 的 功；(4)合 外 力 对 物 体 所 做 的 功.【答 案】(1)300 J 100J(3)-400 J(4)0【解 析】物 体 置 于 升 降 机 内 随 升 降 机 一 起 匀 速 运 动 过 程 中，处 于 受 力 平 衡 状 态，受 力 分 析 如 图 所 示 T 由 平 衡 条 件 得 Ftcos 6-FNsin 0=0,Rsin O+Kcos代 入 数 据 得 Ef=10N,FN=1()73 Nx=vt=20 m(1)斜 面 对 物 体 的 支 持 力 所 做 的 功 W-F NXCOS=300 J(2)斜 面 对 物 体 的 摩 擦 力 所 做 的 功%=Eacos(90。一。)=100 J(3)物 体 重 力 做 的 功=Gxcos 180=400 J(4)合 外 力 对 物 体 做 的 功 方 法 一：金=阪+%+%=0方 法 二：F 4=0,W-F xcos ot=0.变 力 做 功 的 分 析 和 计 算 求 变 力 做 功 的 五 种 方 法方 法 以 例 说 法*_、m耳-J 质 量 为 加 的 木 块 在 水 平 面 内 做 圆 周 运 动，运 动 一 周 微 元 法 克 服 摩 擦 力 做 功 Axi Axz+FrAx3H+A%2+AX3+)=F r 2 兀 7?等 效 转 换 法 Z Z A V Z Z-j-皆 因 恒 力 E 把 物 块 从/拉 到 总 绳 子 对 物 块 做 功 少=m h h%in a sin 仗 rtF/N储/；图 像 法。X。x7m 水 平 拉 力 拉 着 一 物 体 在 水 平 面 上 运 动 的 位 移 为 X 0,图 线 与 横 轴 所 围 面 积 表 示 拉 力 所 做 的 功，W-2 X 0平 均 rM l 门 F 4-F形 变 量 A x 当 力 与 位 移 为 线 性 关 系，力 可 用 平 均 值 2 2表 值 法 示，代 入 功 的 公 式 得 匹 一 k A,Y心 应 用 动，,，/能 定 理 AOm B 用 力/把 小 球 从 工 处 缓 慢 拉 到 8 处，咒 做 功 为 WF,则 有：Wr-mgL(-cos 6)=0,得 麻=吆(1 cos。)例 题 2.如 图 甲 所 示，质 量 为 4 k g的 物 体 在 水 平 推 力 作 用 下 开 始 运 动，推 力 大 小 产 随 位 移 大 小 x 变 化 的 情 况 如 图 乙 所 示，物 体 与 地 面 间 的 动 摩 擦 因 数=0.5,g取 l O m*,则(甲 物 体 先 做 加 速 运 动，推 力 减 小 到 零 后 才 开 始 做 减 速 运 动 B.运 动 过 程 中 推 力 做 的 功 为 200 JC.物 体 在 运 动 过 程 中 的 加 速 度 先 变 小 后 不 变D.因 推 力 是 变 力，无 法 确 定 推 力 做 功 的 大 小【答 案】B【解 析】滑 动 摩 擦 力 E f=ag=20 N,物 体 先 加 速 运 动，当 推 力 减 小 到 20 N 时，加 速 度 减 小 为 零，之 后 推 力 逐 渐 减 小，物 体 做 加 速 度 增 大 的 减 速 运 动，当 推 力 减 小 为 零 后,物 体 做 匀 减 速 运 动，选 项 A、C 错 误；F x 图 像 中 图 线 与 横 轴 所 围 的 面 积 表 示 推 力 做 的 功，100X4 J=2 0 0 J,选 项 B 正 确，D 错 误.聂 海 胜 利 用 太 空 跑 台 动 感 单 车 锻 炼，如 图 所 示.假 设 聂 海 胜 锻 炼 15分 钟 克 服 动 感 单 车 阻 力 而 消 耗 的 能 量 约 为 900 kJ.假 设 动 感 单 车 的 阻 力 主 要 来 源 于 距 车 轴 30 c m 的 阻 尼 装 置（可 视 为 质 点），宇 航 员 每 分 钟 蹬 车 9 0圈，则 阻 尼 装 置 对 车 轮 的 阻 力 约 为（）【答 案】B【解 析】设 平 均 阻 力 为 则 有 R X（15X 90X 2a）=900 k J,解 得/f-3 5 4 N,故 选 B.如 图 所 示，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 恒 定 的 拉 力 尸 拉 绳，使 滑 块 从/点 起 由 静 止 开 始 上 升.若 从/点 上 升 至 8 点 和 从 8 点 上 升 至。点 的 过 程 中 拉 力 产 做 的 功 分 别 为 协 和 少 2,图 中 则（）A.WW2B.WW2C.W=w2D.无 法 确 定 W和 Wi的 大 小 关 系【答 案】A【解 析】轻 绳 对 滑 块 做 的 功 为 变 力 做 功，可 以 通 过