2023年高考物理一轮复习核心知识点提升5-动能定理.pdf
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1、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T 6动能定理及其应用2021 浙江1月选考T 1 1功和功率2021北京卷T 8功和功率202().山东卷.T 1 1动能定理及应用2020,江苏卷-T 4动能定理及其应用2021全国甲卷1 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H-T25 动能定理在多过程问题中的应用2019全国卷H 1 2 4动能定理2021 浙江6月选考117 实验:验证机械能守恒定律2016全国卷I
2、 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1.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F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
3、时:W=Ficos a.5.功的正负7T(1)当O W a 0,力对物体做正功.(2)当 方 a W 兀时,W 0,力对物体做负功,或者说物体克服这个力做了功.jr(3)当a=5 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 P为平均功率.。为瞬时速度,则P为瞬时功率.当力尸和速度。不在同一直线上时,可以将力厂分解或者将速度。分解.QQa Gi .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
4、方向的夹角a判断:0 W a V 9 0。,力做正功;a=9 0。,力不做功;9 0 a l 8 0,力做负功.2 .计算功的方法(1)恒力做的功:直接用W=&c o s a 计算.合外力做的功方法一:先求合外力尸令,再用W 3=F)c o s a 求功.方法二:先求各个力做的功 阳、卬 2、卬 3,再应用卬合=死+牝+卬3 +求合外力做的功.方法三:利用动能定理卬合=反2 E k i.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,质量为机的人站在电梯上,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,用人表示
5、人受到的支持力,用Ff表示人受到的摩擦力,则下列说法中正确的是()_ A.上升过程中,Ff直做负功B.上升过程中,G一直做负功C.上升过程中,FN一直做正功D.上升过程中,Ff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F,在车前进s的过程中,下列说法
6、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/做的功卬-二人,静摩擦力做的功物=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产,所以人对车厢的静摩擦力/方向向左,静摩擦
7、力做的功叼=一 力,人对车厢的推力尸方向向右,做的功WF=FS,因为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。=3 0。,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 1 0 m/s2,求:吧Li-1(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;物体重力所做的功;(4)合外力对物体所做的功.【答案】(1)3 0 0 J (2)1 0 0 J (3)-4 0 0 J (4)0【解析】物体置于升降机内随升降机一起匀速运
8、动过程中,处于受力平衡状态,受力分析如图所示由平衡条件得Ffcos 6 F N s i n 8=0,F f s i n,+FN C O S,-G=0代入数据得R=I O N,FN=1()V 3 Nx=vt=20 m(1)斜面对物体的支持力所做的功WN=KX CO S 6=3 O O J(2)斜面对物体的摩擦力所做的功W f=F c c c o s (9 0 ,)=1 0 0 J(3)物体重力做的功WG=GXCOS 1 8 0=-4 0 0 J(4)合外力对物体做的功方法一:卬 令=肱+%+论=0方法二:户 金=0,W令=金尤c o s a=0.I变力做功的分析和计算求变力做功的五种方法方法以例
9、说法*.、m0 0飞质量为根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 的=F r A xi+尸 想2+斤A X 3+=F f(A xi+AX2+AX3+)=下 2兀7?等效转换法-L恒力产把物块从A拉到8,绳子对物块做功W=F.J _)%in a s in gLM/NFQ J;5图像法o 焉x/m 水平拉力拉着一物体在水平面上运动的位移为Fo Fx o,图线与横轴所围面积表示拉力所做的功,W-2 X。平均门形变量Ax当力与位移为线性关系,力可用平均值犷=用 表值法示,代入功的公式得w当 如应用动Tv能定理A O m B 用力/把小球从A处缓慢拉到8处,尸做功为WF9 贝!J有:
10、WF mgL(l co s 0)=0,得 Wp=)ngL(l co s f f)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,推力大小户随位移大小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 10m/s 2,则(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a=/g=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
11、,选项A、C错误;尸 一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 cm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FfX(15 X 90 X 27tr)=900 k J,解 得Ff3 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
12、A点起由静止开始上升.若从A点上升至5点和从8点上升至。点的过程中拉力厂做的功分别为小和牝,图中A B=B C,则()rA.阴卬2B.WWiC.W=W1D.无 法 确 定 阴 和W2的大小关系【答案】A【解析】轻绳对滑块做的功为变力做功,可以通过转换研究对象,将变力做功转化为恒力做功;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 M,/为轻绳拉滑块过程中力尸的作用点移动的位移,大小等于定滑轮左侧绳长的缩短量,由题图及几何知识可知,IAP NBC,故卬|卬2,A正确.意 QQ。功率的分析和计算1.平均功率的计算方法 IV 利 用p=7.利用A=F 7 c o s a,其中石为
13、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P=focos a,其 中。为,时刻的瞬时速度.F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P=Fycos a中,Feos a可认为是力尸在速度o方向上的分力,0cos a可认为是速度。在力产方向上的分速度.例 题3.如图所示,细线的一端固定于。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8点.在此过程中拉力的瞬时o功率的变化情况是()段尸A.逐渐增大 B.逐渐减小C.先增大,后减小 D.先减小,后增大【答案】A【解析】小球以恒定速率在竖直平面内由A点运
14、动到B点,即小球做匀速圆周运动,那么小球受到的重力加g、水平拉力尸、绳子拉力FT三者的合力必是沿绳子指向。点.对小球受力分析如图,F=i g t a n由P=&cos。,可 得P=mgosin。,3逐渐增大,则功率P逐渐增大,A项正确.您/如图所示,质量为m=2 kg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,cos 37=0.8,g取lOm/sz,则 前2 s内重力的平均功率和2 s末工重力的瞬时功率分别为()二37。_ _ _ _ _ _A.48 W 24 W B.24 W 48 WC.24 W 12 W【答案】
15、B【解析】木块所受的合外力D.12W 24 WF if=mgsin e-pitngcos 8=4 N木块的加速度a-=-2 m/s2前2 s内木块的位移内二淤户二/义?*?2 m=4 m所以,重力在前2 s内做的功为W=mgxsin 0=2X10X4X0.6 J=48 J W重力在前2 s内的平均功率P=7=2 4 W木块在2 s末的速度v=at=2X2 m/s=4 m/s2 s末重力的瞬时功率P=mgvsin 9=2X 10X4X0.6 W=48 W.故选项B正确.我国自主研制的绞吸挖泥船“天鳗号”达到世界先进水平.若某段工作时间内,“天鳗号”的泥泵输出功率恒为1X104 k w,排 泥 量
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