2018年高考物理一輪復(fù)習(xí)精講深剖（打包29套）.zip
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專題6.1 功和功率、動(dòng)能定理
（一）真題速遞
1．（2017海南，6）將一小球豎直向上拋出，小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受到的空氣阻力不可忽略。a為小球運(yùn)動(dòng)軌跡上的一點(diǎn)，小球上升和下降經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能分別為Ek1和Ek2。從拋出開(kāi)始到小球第一次經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)重力所做的功為W1，從拋出開(kāi)始到小球第二次經(jīng)過(guò)a點(diǎn)時(shí)重力所做的功為W2。下列選項(xiàng)正確的是
A．Ek1=Ek2，W1=W2 B．Ek1>Ek2，W1=W2
C．Ek1Ek2，W14WF1，Wf2>2Wf1
B．WF2>4WF1，Wf2＝2Wf1
C．WF2<4WF1，Wf2＝2Wf1
D．WF2<4WF1，Wf2<2Wf1
【答案】C
5．（2017江蘇卷，3）一小物塊沿斜面向上滑動(dòng)，然后滑回到原處。物塊初動(dòng)能為，與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)不變，則該過(guò)程中，物塊的動(dòng)能與位移關(guān)系的圖線是（ ）
【答案】C
【解析】設(shè)斜面傾斜角為α，向上滑動(dòng)的過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)能定理：0-Eko=-(mgsinα+Ff)x，同理，下滑過(guò)程，由動(dòng)能定理可得：Ek-0=(mgcosα-Ff)x，故C正確；A、B、D錯(cuò)誤。
【名師點(diǎn)睛】本題考查動(dòng)能定理及學(xué)生的識(shí)圖能力，根據(jù)動(dòng)能定理寫出Ek-x圖象的函數(shù)關(guān)系，從而得出圖象斜率描述的物理意義，即合外力的大小。
6．（2017江蘇卷，14）如圖所示，兩個(gè)半圓柱A、B緊靠著靜置于水平地面上，其上有一光滑圓柱C，三者半徑均為R.C的質(zhì)量為m，A、B的質(zhì)量都為，與地面的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ.現(xiàn)用水平向右的力拉A，使A緩慢移動(dòng)，直至C恰好降到地面.整個(gè)過(guò)程中B保持靜止.設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g.求：
（1）未拉A時(shí)，C受到B作用力的大小F；
（2）動(dòng)摩擦因數(shù)的最小值μmin；
（3）A移動(dòng)的整個(gè)過(guò)程中，拉力做的功W.
【答案】（1） （2） （3）
【名師點(diǎn)睛】本題的重點(diǎn)的C恰好降落到地面時(shí)，B物體受力的臨界狀態(tài)的分析，此為解決第二問(wèn)的關(guān)鍵，也是本題分析的難點(diǎn)。
7．(2015·全國(guó)卷ⅠT17)如圖所示，一半徑為R、粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平．一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)上方高度R處由靜止開(kāi)始下落，恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道，質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)，對(duì)軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大?。肳表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過(guò)程中克服摩擦力所做的功．則( )
A．W＝mgR，質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá)Q點(diǎn)
B．W>mgR，質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)Q點(diǎn)
C．W＝mgR，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離
D．W4WF1，Wf2>2Wf1
B．WF2>4WF1，Wf2＝2Wf1
C．WF2<4WF1，Wf2＝2Wf1
D．WF2<4WF1，Wf2<2Wf1
關(guān)鍵詞 物體從靜止開(kāi)始經(jīng)過(guò)同樣的時(shí)間．
【答案】C
判斷力是否做功及做正、負(fù)功的方法
1．看力F的方向與位移l的方向間的夾角α——常用于恒力做功的情形．
2．看力F的方向與速度v的方向間的夾角α——常用于曲線運(yùn)動(dòng)的情形．
3．根據(jù)動(dòng)能的變化：動(dòng)能定理描述了合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系，即W合＝ΔEk，當(dāng)動(dòng)能增加時(shí)合外力做正功；當(dāng)動(dòng)能減少時(shí)合外力做負(fù)功．
階梯練習(xí)
1.如圖3所示，質(zhì)量為m的物體置于傾角為θ的斜面上，物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，在外力作用下，斜面以加速度a沿水平方向向左做勻加速運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)中物體m與斜面體相對(duì)靜止．則關(guān)于斜面對(duì)m的支持力和摩擦力的下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是( )
圖3
A．支持力一定做正功
B．摩擦力一定做正功
C．摩擦力可能不做功
D．摩擦力可能做負(fù)功
【答案】B
2．以一定的初速度豎直向上拋出一個(gè)小球，小球上升的最大高度為h，空氣阻力的大小恒為F，則從拋出到落回到拋出點(diǎn)的過(guò)程中，空氣阻力對(duì)小球做的功為( )
A．0 B．－Fh
C．Fh D．－2Fh
【答案】D
【解析】阻力與小球速度方向始終相反，故阻力一直做負(fù)功，W＝－Fh＋(－Fh)＝－2Fh，D選項(xiàng)正確．
考向二 功率的理解和計(jì)算
1．平均功率與瞬時(shí)功率
(1)平均功率的計(jì)算方法
①利用＝.
②利用＝Fcos α，其中為物體運(yùn)動(dòng)的平均速度．
(2)瞬時(shí)功率的計(jì)算方法
①利用公式P＝Fvcos α，其中v為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度．
②P＝FvF，其中vF為物體的速度v在力F方向上的分速度．
③P＝Fvv，其中Fv為物體受到的外力F在速度v方向上的分力．
2．機(jī)車的兩種啟動(dòng)模型
啟動(dòng)方式
恒定功率啟動(dòng)
恒定加速度啟動(dòng)
P－t圖和v－t圖
3.機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題常用的三個(gè)公式
(1)牛頓第二定律：F－Ff＝ma.
(2)功率公式：P＝F·v.
(3)速度公式：v＝at.
說(shuō)明：F為牽引力，F(xiàn)f為機(jī)車所受恒定阻力．
【例2】在檢測(cè)某種汽車性能的實(shí)驗(yàn)中，質(zhì)量為3×103 kg的汽車由靜止開(kāi)始沿平直公路行駛，達(dá)到的最大速度為40 m/s，利用傳感器測(cè)得此過(guò)程中不同時(shí)刻該汽車的牽引力F與對(duì)應(yīng)速度v，并描繪出如圖4所示的F－圖象(圖線ABC為汽車由靜止到達(dá)到最大速度的全過(guò)程，AB、BO均為直線)．假設(shè)該汽車行駛中所受的阻力恒定，根據(jù)圖線ABC：
圖4
(1)求該汽車的額定功率；
(2)該汽車由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過(guò)35 s達(dá)到最大速度40 m/s，求其在BC段的位移．
關(guān)鍵詞①最大速度在圖象中對(duì)應(yīng)的力；②AB、BO均為直線．
【答案】(1)8×104 W (2)75 m
汽車由A到B做勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為
a＝＝2 m/s2
總結(jié)提高
1．求解功率時(shí)應(yīng)注意的“三個(gè)”問(wèn)題
(1)首先要明確所求功率是平均功率還是瞬時(shí)功率；
(2)平均功率與一段時(shí)間(或過(guò)程)相對(duì)應(yīng)，計(jì)算時(shí)應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪段時(shí)間(或過(guò)程)內(nèi)做功的平均功率；
(3)瞬時(shí)功率計(jì)算時(shí)應(yīng)明確是哪個(gè)力在哪個(gè)時(shí)刻(或狀態(tài))的功率．
2．機(jī)車啟動(dòng)中的功率問(wèn)題
(1)無(wú)論哪種啟動(dòng)過(guò)程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即vm＝＝(式中Fmin為最小牽引力，其值等于阻力F阻)．
(2)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，勻加速過(guò)程結(jié)束時(shí)，功率最大，但速度不是最大，v＝0，力對(duì)物體做正功．
(2)當(dāng)<α≤π時(shí)，W<0，力對(duì)物體做負(fù)功，或者說(shuō)物體克服這個(gè)力做了功．
(3)當(dāng)α＝時(shí)，W＝0，力對(duì)物體不做功．
6．一對(duì)作用力與反作用力的功
做功情形
圖例
備注
都做正功
(1)一對(duì)相互作用力做的總功與參考系無(wú)關(guān)
(2)一對(duì)相互作用力做的總功W＝Flcos α.l是相對(duì)位移，α是F與l間的方向夾角
(3)一對(duì)相互作用力做的總功可正、可負(fù)，也可為零
都做負(fù)功
一正一負(fù)
一為零
一為正
一為負(fù)
]7.一對(duì)平衡力的功
一對(duì)平衡力作用在同一個(gè)物體上，若物體靜止，則兩個(gè)力都不做功；若物體運(yùn)動(dòng)，則這一對(duì)力所做的功一定是數(shù)值相等，一正一負(fù)或均為零．
二、功率
1．定義：功與完成這些功所用時(shí)間的比值．
2．物理意義：描述力對(duì)物體做功的快慢．
3．公式
(1)P＝，P為時(shí)間t內(nèi)物體做功的快慢．
(2)P＝Fv
①v為平均速度，則P為平均功率．
②v為瞬時(shí)速度，則P為瞬時(shí)功率．
③當(dāng)力F和速度v不在同一直線上時(shí)，可以將力F分解或者將速度v分解．
深度思考 由公式P＝Fv得到F與v成反比正確嗎？
【答案】不正確，在P一定時(shí)，F(xiàn)與v成反比．
三、動(dòng)能 動(dòng)能定理
1．動(dòng)能
(1)定義：物體由于運(yùn)動(dòng)而具有的能叫動(dòng)能．
(2)公式：Ek＝mv2.
(3)矢標(biāo)性：動(dòng)能是標(biāo)量，只有正值．
(4)狀態(tài)量：動(dòng)能是狀態(tài)量，因?yàn)関是瞬時(shí)速度．
2．動(dòng)能定理
(1)內(nèi)容：在一個(gè)過(guò)程中合外力對(duì)物體所做的功，等于物體在這個(gè)過(guò)程中動(dòng)能的變化量．
(2)表達(dá)式：W＝mv－mv＝Ek2－Ek1.
(3)適用條件：
①既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)．
②既適用于恒力做功，也適用于變力做功．
③力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時(shí)作用，也可以分階段作用．
(4)應(yīng)用技巧：若整個(gè)過(guò)程包含了幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的分過(guò)程，既可以分段考慮，也可以整個(gè)過(guò)程考慮．
深度思考 物體的速度改變，動(dòng)能一定改變嗎？
【答案】不一定．如勻速圓周運(yùn)動(dòng)．
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