2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 習(xí)題課 功與功率學(xué)案 滬科版必修2.doc
《2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 習(xí)題課 功與功率學(xué)案 滬科版必修2.doc》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 習(xí)題課 功與功率學(xué)案 滬科版必修2.doc(15頁珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
習(xí)題課 功與功率 [學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.熟練掌握恒力做功的計(jì)算方法.2.能夠分析摩擦力做功的情況,并會(huì)計(jì)算一對(duì)摩擦力對(duì)兩物體所做的功.3.能區(qū)分平均功率和瞬時(shí)功率. 一、功的計(jì)算 1.恒力的功 功的公式W=Fscos α,只適用于恒力做功.即F為恒力,s是物體相對(duì)地面的位移,流程圖如下: 2.變力做功的計(jì)算 (1)將變力做功轉(zhuǎn)化為恒力做功. 在曲線運(yùn)動(dòng)或有往復(fù)的運(yùn)動(dòng)中,當(dāng)力的大小不變,而方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相同或相反時(shí),這類力的功等于力和路程的乘積,力F與v同向時(shí)做正功,力F與v反向時(shí)做負(fù)功. (2)當(dāng)變力做功的功率P一定時(shí),如機(jī)車恒定功率啟動(dòng),可用W=Pt求功. (3)用平均力求功:若力F隨位移s線性變化,則可以用一段位移內(nèi)的平均力求功,如將勁度系數(shù)為k的彈簧拉長s時(shí),克服彈力做的功W=s=s=ks2. (4)用F-s圖像求功 若已知F-s圖像,則圖像與s軸所圍的面積表示功,如圖1所示,在位移s0內(nèi)力F做的功W=s0. 圖1 例1 在水平面上,有一彎曲的槽道AB,由半徑分別為和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成.如圖2所示,現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)拉至B點(diǎn),若拉力F的方向總是與小球運(yùn)動(dòng)方向一致,則此過程中拉力所做的功為( ) 圖2 A.零 B.FR C.πFR D.2πFR 答案 C 解析 小球受到的拉力F在整個(gè)過程中大小不變,方向時(shí)刻變化,是變力.但是,如果把圓周分成無數(shù)微小的弧段,每一小段可近似看成直線,拉力F在每一小段上方向不變,每一小段上可用恒力做功的公式計(jì)算,然后將各段做功累加起來.設(shè)每一小段的長度分別為l1,l2,l3…ln,拉力在每一段上做的功W1=Fl1,W2=Fl2…Wn=Fln,拉力在整個(gè)過程中所做的功W=W1+W2+…+Wn=F(l1+l2+…+ln)=F=πFR. 例2 某人利用如圖3所示的裝置,用100 N的恒力F作用于不計(jì)質(zhì)量的細(xì)繩的一端,將物體從水平面上的A點(diǎn)移到B點(diǎn).已知α1=30,α2=37,h=1.5 m,不計(jì)滑輪質(zhì)量及繩與滑輪間的摩擦.求繩的拉力對(duì)物體所做的功(sin 37=0.6,cos 37=0.8). 圖3 答案 50 J 解析 由于不計(jì)繩與滑輪的質(zhì)量及摩擦,所以恒力F做的功和繩對(duì)物體的拉力做的功相等.本題可以通過求恒力F所做的功求出繩對(duì)物體的拉力所做的功.由于恒力F作用在繩的端點(diǎn),故需先求出繩的端點(diǎn)的位移s,再求恒力F做的功. 由幾何關(guān)系知,繩的端點(diǎn)的位移為s=-=h=0.5 m 在物體從A移到B的過程中,恒力F做的功為W=Fs=1000.5 J=50 J. 故繩的拉力對(duì)物體所做的功為50 J. 【考點(diǎn)】變力功的計(jì)算 【題點(diǎn)】轉(zhuǎn)化法求變力做功 二、摩擦力做功的特點(diǎn) 1.無論是靜摩擦力還是滑動(dòng)摩擦力,都可以做正功,也可以做負(fù)功,或者不做功.如下面幾個(gè)實(shí)例: (1)如圖4所示,在一與水平方向夾角為θ的傳送帶上,有一袋水泥相對(duì)于傳送帶靜止. 圖4 當(dāng)水泥隨傳送帶一起勻速向下運(yùn)動(dòng)時(shí),靜摩擦力f對(duì)水泥做負(fù)功;當(dāng)水泥隨傳送帶一起勻速向上運(yùn)動(dòng)時(shí),靜摩擦力f對(duì)水泥做正功. (2)如圖5所示,人和物體隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),人和物體受到的靜摩擦力的方向始終與運(yùn)動(dòng)方向垂直,不做功. 圖5 (3)如圖6所示,汽車加速行駛時(shí),若車上的貨物相對(duì)車向后發(fā)生了滑動(dòng),則貨物受到的滑動(dòng)摩擦力f方向向前,與貨物相對(duì)于地的位移方向相同,對(duì)貨物做正功. 圖6 2.一對(duì)相互作用的靜摩擦力做功的代數(shù)和一定為零,如果一個(gè)做了W的正功,另一個(gè)必做W的負(fù)功. 3.一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力做功的代數(shù)和一定是負(fù)值. 例3 質(zhì)量為M的木板放在光滑水平面上,如圖7所示.一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一初速度沿木板表面從A點(diǎn)滑至B點(diǎn),在木板上前進(jìn)了l,同時(shí)木板前進(jìn)了s,若滑塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,求摩擦力對(duì)滑塊、對(duì)木板所做的功各為多少?滑動(dòng)摩擦力對(duì)滑塊、木板做的總功為多少? 圖7 答案?。蘭g(l+s) μmgs?。蘭gl 解析 由題圖可知,木板的位移為sM=s時(shí),滑塊的對(duì)地位移為sm=l+s,m與M之間的滑動(dòng)摩擦力f=μmg. 由公式W=Fscos α可得,摩擦力對(duì)滑塊所做的功為Wm=μmgsmcos 180=-μmg(l+s),負(fù)號(hào)表示做負(fù)功.摩擦力對(duì)木板所做的功為WM=μmgsM=μmgs. 滑動(dòng)摩擦力做的總功為W=Wm+WM=-μmg(l+s)+μmgs=-μmgl 【考點(diǎn)】恒力做功的計(jì)算 【題點(diǎn)】摩擦力做功的計(jì)算 針對(duì)訓(xùn)練 在光滑的水平地面上有質(zhì)量為M的長木板A,如圖8所示,木板上放一質(zhì)量為m的物體B,A、B之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.今在物體B上加一水平恒力F,B和A發(fā)生相對(duì)滑動(dòng),經(jīng)過時(shí)間t,B未滑離木板A. 圖8 (1)求摩擦力對(duì)A所做的功; (2)求摩擦力對(duì)B所做的功; (3)若木板A固定,求B對(duì)A的摩擦力對(duì)A做的功. 答案 (1)t2 (2)- (3)0 解析 (1)木板A在滑動(dòng)摩擦力的作用下,向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),由牛頓第二定律得μmg=MaA, 所以aA= 經(jīng)過時(shí)間t,A的位移為sA=aAt2=t2.因?yàn)槟Σ亮的方向和位移sA的方向相同,即對(duì)A做正功,其大小為W1=fsA=μmgt2=t2. (2)物體B在水平恒力F和摩擦力f′的合力作用下向右做勻加速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)B的加速度為aB,由牛頓第二定律得F-μmg=maB 所以aB= B的位移為sB=aBt2=t2 摩擦力f′的方向和位移sB的方向相反,所以f′對(duì)B做負(fù)功, W2=-f′sB=-. (3)若長木板A固定,則 A的位移sA′=0,所以摩擦力對(duì)A做功為0,即對(duì)A不做功. 【考點(diǎn)】恒力做功的計(jì)算 【題點(diǎn)】摩擦力做功的計(jì)算 三、功率的計(jì)算 1.平均功率的計(jì)算:求平均功率時(shí),需明確所求的是哪段時(shí)間的平均功率,然后用公式P=計(jì)算.若恒力做功時(shí)平均功率還可用=Fcos α來計(jì)算. 2.瞬時(shí)功率的計(jì)算:計(jì)算瞬時(shí)功率只能用P=Fvcos α求解,其中α為力F與速度v的夾角. 例4 (多選)質(zhì)量為m的物體靜止在光滑水平面上,從t=0時(shí)刻開始受到水平力的作用.水平力F與時(shí)間t的關(guān)系如圖9所示,力的方向保持不變,則( ) 圖9 A.3t0時(shí)刻,物體的速度為 B.3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率為 C.在t=0到3t0這段時(shí)間內(nèi),水平力F的平均功率為 D.在t=0到3t0這段時(shí)間內(nèi),水平力F的平均功率為 答案 BC 解析 0~2t0時(shí)間內(nèi),物體加速度a1=,位移s1=a1(2t0)2=,2t0時(shí)刻的速度v1=a12t0=;2t0~3t0時(shí)間內(nèi),物體的加速度a2=,位移s2=v1t0+a2t02=,3t0時(shí)刻的速度v2=v1+a2t0=,所以3t0時(shí)刻的瞬時(shí)功率P=2F0v2=,選項(xiàng)A錯(cuò)誤,B正確;0~3t0時(shí)間內(nèi)的平均功率===,選項(xiàng)C正確,D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】功率的計(jì)算 【題點(diǎn)】瞬時(shí)功率、平均功率的計(jì)算 四、機(jī)車的兩種啟動(dòng)方式 1.兩種啟動(dòng)方式的過程分析 以恒定功率啟動(dòng) 以恒定牽引力啟動(dòng) P-t圖和v-t圖 OA段 過程分析 v↑?F=↓?a=↓ a=不變?F不變P=Fv↑直到P額=Fv1 運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng) 勻加速直線運(yùn)動(dòng),維持時(shí)間t0= AB段 過程分析 F=F阻?a=0?F阻= v↑?F=↓?a=↓ 運(yùn)動(dòng)性質(zhì) 以vm做勻速直線運(yùn)動(dòng) 加速度減小的加速運(yùn)動(dòng) BC段 F=F阻?a=0?F阻=,以vm做勻速直線運(yùn)動(dòng) 2.機(jī)車啟動(dòng)問題中幾個(gè)物理量的求法 (1)機(jī)車的最大速度vm的求法,機(jī)車達(dá)到勻速前進(jìn)時(shí)速度最大,此時(shí)牽引力F等于阻力f,故vm==. (2)勻加速啟動(dòng)持續(xù)時(shí)間的求法,牽引力F=ma+f,勻加速的最后速度vm′=,時(shí)間t=. (3)瞬時(shí)加速度的求法,據(jù)F=求出牽引力,則加速度a=. 例5 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60 kW,汽車的質(zhì)量為5 t,汽車在水平路面上行駛時(shí),阻力是車重的0.1倍,g取10 m/s2. (1)汽車保持額定功率不變從靜止啟動(dòng)后: ①汽車所能達(dá)到的最大速度是多大?②當(dāng)汽車的速度為6 m/s時(shí)加速度為多大? (2)若汽車從靜止開始,保持以0.5 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動(dòng),這一過程能維持多長時(shí)間? 答案 (1)①12 m/s?、? m/s2 (2)16 s 解析 汽車運(yùn)動(dòng)中所受的阻力 f=0.1mg=0.1510310 N=5103 N (1)汽車保持額定功率啟動(dòng)時(shí),做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)加速度減小到零時(shí),速度達(dá)到最大. ①此時(shí)汽車的牽引力F1=f=5103 N 則汽車的最大速度vm== m/s=12 m/s ②當(dāng)汽車的速度為6 m/s時(shí)牽引力 F2== N=1104 N 由牛頓第二定律得F2-f=ma a== m/s2=1 m/s2 (2)當(dāng)汽車以恒定加速度0.5 m/s2勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),設(shè)汽車的牽引力為F3,由牛頓第二定律得F3-f=ma′ 即F3=Ff+ma′=5103 N+51030.5 N=7.5103 N 汽車勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí),其功率逐漸增大,當(dāng)功率增大到等于額定功率時(shí),勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束,此時(shí)汽車的速度 v1== m/s=8 m/s 則汽車勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t== s=16 s. 【考點(diǎn)】機(jī)車啟動(dòng)問題的分析 【題點(diǎn)】機(jī)車水平啟動(dòng)問題 分析機(jī)車啟動(dòng)問題,要注意幾個(gè)關(guān)系(以水平路面行駛為例): (1)抓住兩個(gè)核心方程:牛頓第二定律方程F-f=ma聯(lián)系著力和加速度,P=Fv聯(lián)系著力和速度.一般解題流程為:已知加速度a牽引力F速度v. (2)注意兩個(gè)約束條件:若功率P一定,則牽引力F隨速度v的變化而變化,若加速度a(即牽引力F)一定,則功率P隨速度v的變化而變化. 1.(功的計(jì)算)一物體在運(yùn)動(dòng)中受水平拉力F的作用,已知F隨運(yùn)動(dòng)距離s的變化情況如圖10所示,則在這個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中F做的功為( ) 圖10 A.4 J B.18 J C.20 J D.22 J 答案 B 解析 方法一 由題圖可知F在整個(gè)過程中做功分為三個(gè)小過程,分別做功為 W1=22 J=4 J,W2=-12 J=-2 J W3=44 J=16 J, 所以W=W1+W2+W3=4 J+(-2)J+16 J=18 J. 方法二 F-s圖像中圖線與s軸所圍成的面積表示做功的多少,s軸上方為正功,下方為負(fù)功,總功為三部分的代數(shù)和,即(22-21+44)J=18 J,B正確. 2.(摩擦力做功的特點(diǎn))如圖11所示,平板車放在光滑水平面上,一個(gè)人從車的左端加速向右端跑動(dòng),設(shè)人受到的摩擦力為f,平板車受到的摩擦力為f′,下列說法正確的是( ) 圖11 A.f、f′均做負(fù)功 B.f、f′均做正功 C.f做正功,f′做負(fù)功 D.因?yàn)槭庆o摩擦力,f、f′做功均為零 答案 B 解析 人在移動(dòng)過程中,人對(duì)車的摩擦力向左,車向后退,故人對(duì)小車的摩擦力做正功;但對(duì)于人來說,人在蹬車過程中,人受到的其實(shí)是靜摩擦力,方向向右,位移也向右,故摩擦力對(duì)人做的功是正功,選項(xiàng)B正確. 【考點(diǎn)】對(duì)功的正負(fù)的理解及判斷 【題點(diǎn)】摩擦力做功的特點(diǎn) 3.(功率的計(jì)算)如圖12所示,質(zhì)量為2 kg的物體以10 m/s的初速度水平拋出,經(jīng)過2 s落地.取g=10 m/s2.關(guān)于重力做功的功率,下列說法正確的是( ) 圖12 A.下落過程中重力的平均功率是400 W B.下落過程中重力的平均功率是100 W C.落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是400 W D.落地前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是200 W 答案 C 解析 物體2 s下落的高度為h=gt2=20 m,落地的豎直分速度為vy=gt=20 m/s,所以落到地面前的瞬間重力的瞬時(shí)功率是P=mgvy=400 W,下落過程中重力的平均功率是==200 W,選項(xiàng)C正確. 4.(機(jī)車啟動(dòng)問題)一輛汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng),在前5 s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),5 s末達(dá)到額定功率,之后保持額定功率運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖13所示.已知汽車的質(zhì)量為m=2103 kg,汽車受到地面的阻力為車重的倍,g取10 m/s2,則( ) 圖13 A.汽車在前5 s內(nèi)的阻力為200 N B.汽車在前5 s內(nèi)的牽引力為6103 N C.汽車的額定功率為40 kW D.汽車的最大速度為20 m/s 答案 B 解析 汽車受到地面的阻力為車重的倍,則阻力f=mg=210310 N=2 000 N,A錯(cuò)誤;由題圖知前5 s的加速度a==2 m/s2,由牛頓第二定律知前5 s內(nèi)的牽引力F=f+ma,得F=(2 000+21032) N=6103 N,選項(xiàng)B正確;5 s末達(dá)到額定功率P額=Fv5=610310 W=6104 W=60 kW,最大速度vmax== m/s=30 m/s,選項(xiàng)C、D錯(cuò)誤. 【考點(diǎn)】機(jī)車啟動(dòng)問題的分析 【題點(diǎn)】機(jī)車水平啟動(dòng)問題 一、選擇題 考點(diǎn)一 功的計(jì)算 1.(多選)如圖1所示,木塊A、B疊放在光滑水平面上,A、B之間不光滑,用水平力F拉B,使A、B一起沿光滑水平面加速運(yùn)動(dòng),設(shè)A、B間的摩擦力為f,則以下說法正確的是( ) 圖1 A.F對(duì)B做正功,對(duì)A不做功 B.f對(duì)B做負(fù)功,對(duì)A做正功 C.f對(duì)A不做功,對(duì)B做負(fù)功 D.f對(duì)A和B組成的系統(tǒng)做功為0 答案 ABD 解析 A、B一起沿光滑水平面加速運(yùn)動(dòng),它們的位移相等,F(xiàn)作用在B物體上,沒有作用在A物體上,且A、B向右做加速運(yùn)動(dòng),在力F的方向上發(fā)生了位移,由W=Fscos α可知,F(xiàn)對(duì)B做正功,對(duì)A不做功,故A正確;B對(duì)A的摩擦力向右,A對(duì)B的摩擦力向左,而位移水平向右,由W=Fscos α可知,f對(duì)B做負(fù)功,f對(duì)A做正功,故B正確,C錯(cuò)誤;f對(duì)A做功為WA=fs,f對(duì)B做功為WB=-fs,故f對(duì)AB整體做功為W=WA+WB=0,故f對(duì)A和B組成的系統(tǒng)不做功,D正確. 【考點(diǎn)】對(duì)功的正負(fù)的理解及判斷 【題點(diǎn)】摩擦力做功的特點(diǎn) 2.將一質(zhì)量為m的小球從地面豎直向上拋出,小球上升h后又落回地面,在整個(gè)過程中受到的空氣阻力大小始終為f,則關(guān)于這個(gè)過程中重力與空氣阻力所做的功,下列說法正確的是( ) A.重力做的功為2mgh,空氣阻力做的功為-2fh B.重力做的功為0,空氣阻力做的功也為0 C.重力做的功為0,空氣阻力做的功為-2fh D.重力做的功為2mgh,空氣阻力做的功為0 答案 C 解析 重力是恒力,可以用公式W=Fscos α直接計(jì)算,由于位移為零,所以重力做的功為零;空氣阻力在整個(gè)過程中方向發(fā)生了變化,不能直接用公式計(jì)算,可進(jìn)行分段計(jì)算,上升過程和下降過程空氣阻力做的功均為-fh,因此在整個(gè)過程中空氣阻力做的功為-2fh.故選項(xiàng)C正確. 3.(多選)如圖2所示,一子彈以水平速度射入放置在光滑水平面上原來靜止的木塊,并留在木塊當(dāng)中,在此過程中子彈鉆入木塊的深度為d,木塊的位移為s,木塊與子彈間的摩擦力大小為F,則( ) 圖2 A.F對(duì)木塊做功為Fs B.F對(duì)木塊做功為F(s+d) C.F對(duì)子彈做功為-Fd D.F對(duì)子彈做功為-F(s+d) 答案 AD 解析 木塊的位移為s,由W=Fscos α得,F(xiàn)對(duì)木塊做功為Fs,子彈的位移為s+d,木塊對(duì)子彈的摩擦力的方向與位移方向相反,故木塊對(duì)子彈的摩擦力做負(fù)功,W=-F(s+d).故A、D正確. 4.(多選)質(zhì)量為m=2 kg的物體沿水平面向右做直線運(yùn)動(dòng),t=0時(shí)刻受到一個(gè)水平向左的恒力F,如圖3甲所示,取水平向右為正方向,此物體的v-t圖像如圖乙所示,取g=10 m/s2,則( ) 圖3 A.物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5 B.10 s內(nèi)恒力F對(duì)物體做功102 J C.10 s末物體在計(jì)時(shí)起點(diǎn)位置左側(cè)2 m處 D.10 s內(nèi)物體克服摩擦力做功34 J 答案 CD 【考點(diǎn)】恒力做功的計(jì)算 【題點(diǎn)】單個(gè)力做功的計(jì)算 考點(diǎn)二 功率的計(jì)算 5.鋼球在足夠深的槽中由靜止開始下降,若槽中油對(duì)球的阻力正比于其速度,則球在下落的過程中阻力對(duì)球做功的功率大小隨時(shí)間的變化關(guān)系最接近下列圖像中的( ) 答案 A 解析 開始階段,球的速度小,阻力也小,由P=Fv知,功率就?。捎贔=kv,則P=kv2,可見,阻力的功率隨時(shí)間非線性增大.當(dāng)重力與阻力相等時(shí),球速不變,阻力的功率達(dá)到最大,故選項(xiàng)A正確. 【考點(diǎn)】功率的計(jì)算 【題點(diǎn)】瞬時(shí)功率的計(jì)算 6.如圖4所示,在天花板上的O點(diǎn)系一根細(xì)繩,細(xì)繩的下端系一小球.將小球拉至細(xì)繩處于水平的位置,由靜止釋放小球,小球從位置A開始沿圓弧下落到懸點(diǎn)的正下方的B點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)過程中,下面說法正確的是( ) 圖4 A.小球受到的向心力大小不變 B.細(xì)繩對(duì)小球的拉力對(duì)小球做正功 C.細(xì)繩的拉力對(duì)小球做功的功率為零 D.重力對(duì)小球做功的功率先減小后增大 答案 C 解析 小球從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)過程中,速度逐漸增大,由向心力F=m可知,向心力增大,故A錯(cuò)誤;拉力的方向始終與小球的速度方向垂直,所以拉力對(duì)小球做功為零,功率為零,故B錯(cuò)誤,C正確;該過程中重力的功率從0變化到0,應(yīng)是先增大后減小,故D錯(cuò)誤. 7.(多選)質(zhì)量為m的物體放在水平面上,它與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g.用水平力拉物體,運(yùn)動(dòng)一段時(shí)間后撤去此力,最終物體停止運(yùn)動(dòng).物體運(yùn)動(dòng)的v-t圖像如圖5所示.下列說法正確的是( ) 圖5 A.水平拉力大小為F=m B.物體在3t0時(shí)間內(nèi)位移大小為v0t0 C.在0~3t0時(shí)間內(nèi)水平拉力做的功為mv02 D.在0~3t0時(shí)間內(nèi)物體克服摩擦力做功的平均功率為μmgv0 答案 BD 解析 速度-時(shí)間圖像的斜率表示加速度,則勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a1=,勻減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小a2=,根據(jù)牛頓第二定律得:f=ma2=,則F-f=ma1,解得:F=,故A錯(cuò)誤;根據(jù)圖像與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移求出物體在3t0時(shí)間內(nèi)位移大小為s=v03t0=v0t0,故B正確;0~t0時(shí)間內(nèi)的位移s′=v0t0,則0~3t0時(shí)間內(nèi)水平拉力做的功W=Fs′=v0t0=mv02,故C錯(cuò)誤;0~3t0時(shí)間內(nèi)物體克服摩擦力做功W=fs=μmgv0t0=v0t0μmg,則在0~3t0時(shí)間內(nèi)物體克服摩擦力做功的平均功率為===μmgv0,故D正確. 【考點(diǎn)】功率的計(jì)算 【題點(diǎn)】平均功率的計(jì)算 考點(diǎn)三 機(jī)車啟動(dòng)問題 8.質(zhì)量為m的汽車,其發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率為P.當(dāng)它開上一個(gè)傾角為θ的斜坡時(shí),受到的阻力為車重力的k倍,則車的最大速度為( ) A. B. C. D. 答案 D 解析 當(dāng)汽車做勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)速度最大,此時(shí)汽車的牽引力F=mgsin θ+kmg,由此可得vm=,故選項(xiàng)D正確. 9.(多選)如圖6所示為汽車在水平路面上啟動(dòng)過程中的速度圖像,Oa為過原點(diǎn)的傾斜直線,ab段表示以額定功率行駛時(shí)的加速階段,bc段是與ab段相切的水平直線,則下述說法正確的是( ) 圖6 A.0~t1時(shí)間內(nèi)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)且功率恒定 B.t1~t2時(shí)間內(nèi)汽車牽引力逐漸減小 C.t1~t2時(shí)間內(nèi)平均速度為(v1+v2) D.在全過程中t1時(shí)刻的牽引力及其功率都是最大值,t2~t3時(shí)間內(nèi)牽引力最小 答案 BD 解析 由題圖可知,0~t1時(shí)間內(nèi)汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),牽引力恒定,由P=Fv可知,汽車的功率均勻增大,A錯(cuò)誤;t1~t2時(shí)間內(nèi)汽車以額定功率行駛,速度逐漸增大,牽引力逐漸減小,B正確;因t1~t2時(shí)間內(nèi),ab圖線與t軸所圍面積大于ab直線與t軸所圍面積,故其過程中的平均速度大于(v1+v2),C錯(cuò)誤;0~t1時(shí)間內(nèi),牽引力恒定,功率均勻增大,t1時(shí)刻以后牽引力逐漸減小,到t2時(shí)刻牽引力等于阻力,達(dá)到最小,而t1時(shí)刻達(dá)到額定功率后,功率保持不變,D正確. 【考點(diǎn)】機(jī)車啟動(dòng)問題的分析 【題點(diǎn)】機(jī)車啟動(dòng)圖像問題 10.(多選)汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P,牽引力為F0,t1時(shí)刻,司機(jī)減小了油門,使汽車的功率立即減小一半,并保持該功率繼續(xù)行駛,到t2時(shí)刻,汽車又恢復(fù)了勻速直線運(yùn)動(dòng)(設(shè)整個(gè)過程中汽車所受的阻力不變).在下列選項(xiàng)中能正確反映汽車牽引力F、汽車速度v在這個(gè)過程中隨時(shí)間t的變化規(guī)律的是( ) 答案 AD 解析 開始時(shí)汽車做勻速運(yùn)動(dòng),則F0=f.由P=Fv可判斷,P=F0v0,v0=,當(dāng)汽車功率減小一半,即P′=時(shí),其牽引力為F′==<f,汽車開始做加速度不斷減小的減速運(yùn)動(dòng),F(xiàn)1==,加速度大小為a==-,由此可見,隨著汽車速度v減小,其加速度a也減小,最終以v=做勻速直線運(yùn)動(dòng),故A正確;同理,可判斷出汽車的牽引力由F1=最終增加到F0,所以D正確. 【考點(diǎn)】機(jī)車啟動(dòng)問題的分析 【題點(diǎn)】機(jī)車啟動(dòng)圖像問題 二、非選擇題 11.(功的計(jì)算)如圖7所示,一質(zhì)量為m=1.0 kg的物體從半徑為R=5.0 m的圓弧的A端,在拉力作用下沿圓弧緩慢運(yùn)動(dòng)到B端(圓弧在豎直平面內(nèi)).拉力F大小不變始終為15 N,方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37角.圓弧所對(duì)應(yīng)的圓心角為60,BO邊為豎直方向.求這一過程中拉力F做的功.(g取10 m/s2) 圖7 答案 62.8 J 解析 將圓弧分成很多小段s1、s2、…、sn,拉力在每小段上做的功為W1、W2、…、Wn,因拉力F大小不變,方向始終與物體在該點(diǎn)的切線成37角,所以W1=Fs1cos 37,W2=Fs2cos 37,…,Wn=Fsncos 37,所以WF=W1+W2+…+Wn=Fcos 37(s1+s2+…+sn)=Fcos 37R=20π J≈62.8 J. 【考點(diǎn)】變力功的計(jì)算 【題點(diǎn)】摩擦力做功與微元法的應(yīng)用 12.(機(jī)車啟動(dòng)問題)一輛重5 t的汽車,發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為80 kW.汽車從靜止開始以加速度a=1 m/s2做勻加速直線運(yùn)動(dòng),車受到的阻力為車重的0.06倍.(g取10 m/s2)求: (1)汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間; (2)汽車開始運(yùn)動(dòng)后,5 s末和15 s末的瞬時(shí)功率. 答案 (1)10 s (2)40 kW 80 kW 解析 (1)設(shè)汽車做勻加速運(yùn)動(dòng)過程中所能達(dá)到的最大速度為v0,對(duì)汽車由牛頓第二定律得F-f=ma 即-kmg=ma, 代入數(shù)據(jù)得v0=10 m/s 所以汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間t0== s=10 s (2)由于10 s末汽車達(dá)到了額定功率,5 s末汽車還處于勻加速運(yùn)動(dòng)階段,P=Fv=(f+ma)at=(0.06510310+51031)15 W=40 kW 15 s末汽車已經(jīng)達(dá)到了額定功率P額=80 kW. 13.(功的計(jì)算)某快遞公司分揀郵件的水平傳輸裝置示意圖如圖8所示,皮帶在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下保持v=1 m/s的恒定速度向右運(yùn)動(dòng),現(xiàn)將一質(zhì)量為m=2 kg的郵件輕放在皮帶上,郵件和皮帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5.設(shè)皮帶足夠長,取g=10 m/s2,在郵件與皮帶發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的過程中,求: 圖8 (1)郵件滑動(dòng)的時(shí)間t; (2)郵件對(duì)地的位移大小s; (3)郵件與皮帶間的摩擦力對(duì)皮帶做的功W. 答案 (1)0.2 s (2)0.1 m (3)-2 J 解析 (1)設(shè)郵件放到皮帶上與皮帶發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的過程中受到的滑動(dòng)摩擦力為f,則f=μmg 根據(jù)牛頓第二定律有f=ma 又v=at 解得t=0.2 s. (2)郵件與皮帶發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的過程中,對(duì)郵件,根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律,有s=at2 代入數(shù)據(jù)得s=0.1 m. (3)郵件與皮帶發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)的過程中,設(shè)皮帶相對(duì)地面的位移為s′,則s′=vt 摩擦力對(duì)皮帶做的功W=-fs′ 代入數(shù)據(jù)得W=-2 J. 【考點(diǎn)】恒力做功的計(jì)算 【題點(diǎn)】摩擦力做功的計(jì)算- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
- 2.下載的文檔,不會(huì)出現(xiàn)我們的網(wǎng)址水印。
- 3、該文檔所得收入(下載+內(nèi)容+預(yù)覽)歸上傳者、原創(chuàng)作者;如果您是本文檔原作者,請(qǐng)點(diǎn)此認(rèn)領(lǐng)!既往收益都?xì)w您。
下載文檔到電腦,查找使用更方便
9.9 積分
下載 |
- 配套講稿:
如PPT文件的首頁顯示word圖標(biāo),表示該P(yáng)PT已包含配套word講稿。雙擊word圖標(biāo)可打開word文檔。
- 特殊限制:
部分文檔作品中含有的國旗、國徽等圖片,僅作為作品整體效果示例展示,禁止商用。設(shè)計(jì)者僅對(duì)作品中獨(dú)創(chuàng)性部分享有著作權(quán)。
- 關(guān) 鍵 詞:
- 2018-2019學(xué)年高中物理 第3章 動(dòng)能的變化與機(jī)械功 習(xí)題課 功與功率學(xué)案 滬科版必修2 2018 2019 學(xué)年 高中物理 動(dòng)能 變化 機(jī)械功 習(xí)題 功率 滬科版 必修
鏈接地址:http://www.hcyjhs8.com/p-6151957.html