2023届浙江高三物理高考复习微专题模型精讲--第29讲变力做功的6种计算方法(含详解).pdf
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1、第29讲变力做功的6种计算方法.知识回顾方法举例说法1.应用动能定理用力尸把小球从4 处缓慢拉到8 处,F 做 功 为%,则有:_睇一磔Z(l cos 8)=0,得%=m g L(l-c o s。)1sA Crn B2.微元法质量为 9 的木块在水平面内做圆周运动,运动一周克服摩擦力做功法=4 kx、+E 兹+凡 毛+=74(的+为+;&+,)=2 n 月.m:R-A3.等效转换法恒力产把物块从A拉到B,绳子对物块做功4 F(&念 一 磊)4 B4.平均力法弹簧由伸长为被继续拉至伸长矛的过程中,克 服 弹 力 做 功 眸 红 抖,(用一为)二6.图像法在 广 X图像中,图线与X轴所围“面积”的
2、代数和就表示力尸在这段位移上所做的功1负功入7.功率法汽车恒定功率为P,在时间内牵引力做的功 W=Pt二.例题精析题型一:应用动能定理例 1.如图所示,质量均为m 的木块A 和 B,用一个劲度系数为k 的竖直轻质弹簧连接,最初系统静止,重力加速度为g,现在用力F 向上缓慢拉A 直到B 刚好要离开地面,则这一过程中弹性势能的变化量4 E p和力F做的功W分 别 为(m2g2 m 2g2A.-,-k kAk k2m2g2kB.m2g2C.0,k题型二:微元法D.R例2.在水平面上,有一弯曲的槽道A B,槽道有半径分别为5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,若拉
3、力F的方向时时刻刻均与小球运动方向一致,则此过程中拉力所做的功为()题型三:等效转换法B.FR3C._7TFR D.2nFR2例3.如图所示,轻绳一端受到大小为F的水平恒力作用,另一端通过定滑轮与质量为m、可视为质点的小物块相连。开始时绳与水平方向的夹角为仇当小物块从水平面上的A点被拖动到水平面上的B点时,位移为L,随后从B点沿斜面被拖动到定滑轮O处,BO间距离也为L,小物块与水平面及斜面间的动摩擦因数均为小 若小物块从A点运动到B点的过程中,F对小物块做的功为WF,小物块在BO段运动过程中克服摩擦力做的功为W f,则以下结果正确的是()C.Wf=pmgLcosO D.W f=FL-mgLsi
4、n29题型四:平均值法例4.当前,我国某些贫困地区的日常用水仍然依靠井水。某同学用水桶从水井里提水,井内水面到井口的高度为20m。水桶离开水面时,桶和水的总质量为10kg。由于水桶漏水,在被匀速提升至井口的过程中,桶和水的总质量随着上升距离的变化而变化,其关系如图所示.水桶可以看成质点,不计空气阻力,重力加速度g取10m/s2.由图象可知,在提水的整个过程中,拉力对水桶做的功为()题型五:图像法2OOOJB.18OOJC.200J D.18OJ例5.轻质弹簧右端固定在墙上,左端与一质量m=0.5 k g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口=0.2。以物块
5、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E F随x轴坐标变化的情况如图乙所示。物块运动至x=0.4m处时速度为零,则此时弹簧的弹性势能为(g=10m/s2)()m1B.3.5 J C.1.8 JD.2.0J题型六:通过功率求功(多选)例6.一辆汽车从静止开始启动,其加速度与速度的倒数关系如图所示,已知汽车的质量为m,汽车启动过程受到的阻力恒定,图 中b、c、d已知,则()汽车启动过程的功率越来越大B.汽车启动过程的功率恒 为 警a-cC.D.汽车启动过程的最大速度为2a汽车启动过程受到的阻力 为 警d-c三.举一反三,巩固练习1.如图所示装置,A B为光滑竖直管道,高
6、度h=8m,BCD为半径R i=2m 的光滑半圆轨道,DE为半径R2=3m 的粗糙四分之一圆轨道,现有质量m=lk g 的小球从A 点由静止释放,进入到装置中。已知小球到达E 点时,小球对外轨道的压力为1.5mg,g=10m/s2,下面正确的是()D&A.整个运动过程中,小球的机械能守恒B.小球到达最低点C 点时,对轨道的压力为100NC.整个运动过程,摩擦力做的功Wf=-37.5JD.小球从E 点离开轨道,再次落到地面上时的动能为Ek=87.5J2.水平转盘可绕竖直中心轴转动,如图中所示。一小物块质量为m,放在转盘上到中心O 的距离为 r 处,随着转盘角速度缓慢增大,小物块所受摩擦力F 随时
7、间变化的图像如图乙所示,小物块相对转盘始终未发生移动。则从t i 到 t2时间内,摩擦力对小物块做的功为()力 士A.3For B.2ForC.For D.-For2如图,一质量为m 的小球,用长为1的轻绳悬挂于O 点,小球在水平拉力F 作用下,从平衡位置 P 缓慢地拉至轻绳与竖直方向夹角为。处。重力加速度为g,则下列说法正确的是()A.小球的重力势能增加mglcosQB.拉力F 所做的功为mgl(1 -cos。)cos6D.拉力F所做的功为FlsinG3.新冠疫情对旅游行业冲击巨大,为促进浙江温州当地旅游经济健康发展,温州某景区特从国外引进刺激异常的峡谷秋千。对外正式开放该峡谷秋千前,必须通
8、过相关部门安全测试。某次调试该秋千安全性能实验时,工作人员将质量为80kg的“假人”从最高点由静止释放,测 得“假人”摆到最低处的速度为50m/s。已知该秋千由两根长度均为600m,最高点与秋千最低点高度差300mo关于这次测试,下列说法正确的是()B.在经过最低点时,“假人”所受向心力约为1133NC.秋千在来回摆动过程中,“假人”在最低点时向心力不受风的影响D.本次从静止到最低点过程中“假人”克服空气阻力做功1.4X1()5J如图所示,一内壁粗糙的环形细圆管位于竖直平面内,环的半径为R(比细管内径大得多),在圆管中有一个直径略小于细管内径、质量为m的小球。设某时刻小球通过轨道的最低点时对管
9、壁的压力为9 m g,此后小球沿细管作圆周运动,且恰能通过圆周最高点,则小球从最低点到最高点的4.全运会小轮车泥地竞速赛赛道由半径为R的工圆弧组成,如图所示,选手从赛道顶端A由静止4无动力出发冲到坡底B,设阻力大小不变恒为f,始终与速度方向相反,且满足/=零,选手和车总质量为m,重力加速度为g,路程SBC=2SAC.则选手通过C点的速度为()RA-n2.2 73 I3J3I 2B-J T一gR c-JgR D-JR5.如图甲所示,质量为4kg的物体在水平推力作用下由静止开始沿水平地面运动,推力大小F 随位移大小s 变化的情况如图乙所示,物体与地面间的动摩擦因数口=0.5,g 取 10m/s2,
10、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400JC.物体在运动过程中的加速度先变小后不变D.物体的总位移为10m如图所示,一质量为m 的小球,用长为L 的轻绳悬挂于O 点,小球在水平拉力F 作用下从平衡位 置 P 点缓慢地移到Q 点,此时悬线与竖直方向夹角为0,则 拉 力 F 做 的 功 为()A.mgLcos 0 B.mgL(1 -cos 0)C.FLsin 0 D.FLcos 06.(多选)如图,一轻质弹簧下端固定,直立于水平面上,将质量为m 的物体A 从离弹簧顶端正上方h 高处静止释放,当物体A 下降至最低点P 时速度变为零,此时弹簧压缩量为x
11、o;若将质量为0.5m的物体B 按压在压缩量为xo处释放(与弹簧不链接),不计一切阻力。弹簧未超出弹性限度。下列说法正确是()hA.物体B 回到h 处时的速度为J 2g3+孙)B.物体B 距弹簧顶端最大距离2h+xoC.物体A 和物体B 动能最大时,弹簧形变量相同D.物 体 B 落回时最大压缩量等于xo7.(多选)用长为L 的轻质细绳悬挂一个质量为m 的小球,其下方有一个倾角为0 的光滑斜面体,斜面体放在水平面上,开始时小球与斜面接触且细绳恰好竖直,如图所示。现在用水平推力 F 缓慢向左推动斜面体,直至细绳与斜面平行,则在此过程中()A.小球受到的斜面的弹力始终与斜面垂直,故对小球不做B.细绳
12、对小球的拉力始终与小球的运动方向垂直,故对小球不做功C.若水平面光滑,则推力做功为mgL(1 -sinG)D.由于缓慢推动斜面体,故小球所受合力可视为零,小球机械能不变第29讲变力做功的6种计算方法.知识回顾方法举例说法1.应用动能定理用力尸把小球从4处缓慢拉到8 处,F 做 功 为%,则有:_睇一磔Z(l c o s 8)=0,得%=m g L(l-c o s。)1sA Crn B2.微元法质量为9的木块在水平面内做圆周运动,运动一周克服摩擦力做功法=4 kx、+E 兹+凡 毛+=7 4(的+为+;&+,)=2 n 月.m.3.等效转换法恒 力 瓦 物 块 从 Z拉到8绳子对物块做功i(工
13、品)A B4.平均力法弹簧由伸长司被继续拉至伸长枭的过程中,克 服 弹 力 做 功 勺 空 弊 U-X1)6.图像法在 Fx 图像中,图线与x 轴所围“面积”的代数和就表示力尸在这段位移上所做的功匚1负 功7.功率法汽车恒定功率为P,在时间内牵引力做的功 W=Pt例题精析例 1.如图所示,质量均为m的木块A和 B,用一个劲度系数为k的竖直轻质弹簧连接,最初系统静止,重力加速度为g,现在用力F向上缓慢拉A直到B刚好要离开地面,则这一过程中弹性势能的变化量4 E p 和力F做的功W 分 别 为(m乙 gm2g2 2m2 gk k27n2g2k【解答】解:开始时,A、B 都处于静止状态,弹簧的压缩量
14、设为X),由胡克定律有k xi =m g,解得:X-等物体A恰好离开地面时,弹簧对B的拉力为m g,设此时弹簧的伸长量为X 2,由胡克定律有k x2=mg,解得:X 2=-T TK由于弹簧的压缩量和伸长量相等,则弹簧的弹性势能变化为零;这一过程中,物体A上移的距离为:d =X l+X 2=智,根据功能关系可得拉力做的功等于A的重力势能的增加量,则有:W=m g d=驾 身,故 D正确,ABC错误。故选:D。题型二:微元法R例 2.在水平面上,有一弯曲的槽道AB,槽道有半径分别为5 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,若拉力F的方向时时刻刻均与小球运动方
15、向一致,则此过程中拉力所做的功为()B.F R3C.-T TF R D.2 n F R2【解答】解:拉力F的方向时时刻刻均与小球运动方向一致,则W=F s=F(7 T-1 +7r/?)=|兀/?尸故选:C,题型三:等效转换法例 3.如图所示,轻绳一端受到大小为F的水平恒力作用,另一端通过定滑轮与质量为m、可视为质点的小物块相连。开始时绳与水平方向的夹角为3当小物块从水平面上的A点被拖动到水平面上的B点时,位移为L,随后从B点沿斜面被拖动到定滑轮。处,BO间距离也为L,小物块与水平面及斜面间的动摩擦因数均为U,若小物块从A点运动到B点的过程中,F对小物块做的功为WF,小物块在B0段运动过程中克服
16、摩擦力做的功为W f,则以下结果正确的是()C.W f=|i m g L co s 0 D.W f=F L -m g L s i n 2 9【解答】解:A B、小物块从A点运动到B点的过程中,F对小物块做的功为 WF=F S,s 为 F作用点的位移,即绳端移动的长度,小物体从A运动到O的过程中,利用数学几何关系在绳子缩短关系得:S=2 L co s 0 -L,所 以 WF=2 F L (2CO S0 -1),故 A正确,B错误;C D、根据几何关系得0B斜面倾角为23 小物体在B 0 段运动过程中摩擦力大小为f=u m g co s 2。,小物体在BO段运动过程中克服摩擦力做的功为W f=f
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