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備戰(zhàn)2020年高考物理 一遍過考點(diǎn)23 功 功率(含解析)

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1、功 功率 內(nèi)容 要求 要點(diǎn)解讀 功和功率 Ⅱ 可單獨(dú)命題,也可綜合性命題,多以選擇題考查。主要從求恒力做功和變力做功的方法、摩擦力做功的特點(diǎn)、平均功率和瞬時(shí)功率的區(qū)別、機(jī)車的啟動(dòng)方式等考點(diǎn)入手,考查考生的綜合能力。 一、功的理解 做功兩要素 (1)力;(2)物體在力的方向上發(fā)生了位移。兩個(gè)要素缺一不可 物理意義 功是能量轉(zhuǎn)化的量度。功只有大小,沒有方向。 計(jì)算公式 (1)力F與位移l同向時(shí),W=Fl。 (2)W=Flcos α,其中F、l、α分別為力的大小、位移的大小和力與位移的夾角。 功的單位 焦耳,簡稱焦,符號(hào)是J。 功的正負(fù) 意義 功的正負(fù)不

2、表示方向、大小,只表示做功的力是阻力還是動(dòng)力。 判定 當(dāng)F、l夾角為銳角時(shí),F(xiàn)做正功;為鈍角時(shí),F(xiàn)做負(fù)功;為直角時(shí),不做功。 合力做功的方法 方法1:先求物體所受到的合外力,再根據(jù)公式W合=F合lcos α求合外力的功。 方法2:先根據(jù)W=Flcos α,求每個(gè)分力做的功W1,W2,···,Wn,再根據(jù)W合=W1+W2+···+Wn,求合力的功,即合力做的功等于各分力做功的代數(shù)和。 二、摩擦力做功問題 1.靜摩擦力做功的特點(diǎn):(1)可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功。(2)在靜摩擦力做功的過程中,只有機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體,而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能。(3)相互

3、摩擦的物體系統(tǒng),一對(duì)靜摩擦力所做的功的代數(shù)和為零。 2.滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn):(1)可以做正功,也可以做負(fù)功,還可以不做功(如相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩物體之一相對(duì)地面靜止,則滑動(dòng)摩擦力對(duì)該物體不做功)。(2)在相互摩擦的物體系統(tǒng)中,一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體系統(tǒng)所做的總功與路徑無關(guān),且總功為負(fù)值,其絕對(duì)值等于摩擦力與相對(duì)路程的乘積,即|W|=Ffl相對(duì),表示物體系統(tǒng)損失了機(jī)械能,克服摩擦力做功,ΔE損=Ffl相對(duì)(摩擦生熱)。 一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功的過程中能量轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的情況: (1)相互摩擦的物體通過摩擦力做功將部分機(jī)械能轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體上; (2)部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,此部分能量就是系統(tǒng)損失

4、的機(jī)械能ΔE損=Q=Ffl相對(duì)。 三、一對(duì)作用力與反作用力做功問題 1.作用力與反作用力的特點(diǎn):大小相等、方向相反,作用在不同的物體上。 2.作用力和反作用力作用下物體的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn):可能向相反的方向運(yùn)動(dòng),也可能向同一方向運(yùn)動(dòng);可能一個(gè)運(yùn)動(dòng),另一個(gè)靜止,還可能兩個(gè)都靜止。 3.由W=Flcos α不難判斷,作用力做功時(shí),反作用力可能做功,可能不做功,作用力做的功與反作用力做的功沒有必然聯(lián)系,不能認(rèn)為二者一正一負(fù)、絕對(duì)值相等。 四、一對(duì)平衡力做的功 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)平衡力做的功在數(shù)值上一定相等,一正一負(fù)或均為零。 五、

5、變力做功的計(jì)算方法 動(dòng)能定理 曲線運(yùn)動(dòng)或變力做功問題,公式W=Flcos α不容易直接求功時(shí),可考慮由動(dòng)能的變化來間接求功 化變力為恒力 有些變力做功問題通過轉(zhuǎn)換研究對(duì)象,轉(zhuǎn)化為恒力做功,用W=Flcos α求解。此法常用于輕繩通過定滑輪拉物體做功的問題中 微元法 將物體的位移分割成許多小段,每一小段上作用在物體上的力可以視為恒力,這樣將變力做功轉(zhuǎn)化為無數(shù)多個(gè)小位移上的恒力所做功的代數(shù)和。此法常應(yīng)用于求解大小不變、方向改變的變力做功問題。 平均力 若力的方向不變,而大小隨位移(注意不是隨時(shí)間)均勻變化時(shí),則可以認(rèn)為物體受到一大小為=的恒力作用,然后用公式W=lcos α求此變力

6、所做的功 F-x圖象 在F-x圖象中,圖線與x軸所圍“面積”的代數(shù)和表示力F在這段位移所做的功,且位于x軸上方的“面積”為正,位于x軸下方的“面積”為負(fù),但此方法只適用于便于求圖線所圍面積的情況(如三角形、矩形、圓等規(guī)則的幾何圖形) W=Pt 適用于變力的功率恒定或平均功率已知的情形 六、功率 定義式 功W跟完成這些功所用的時(shí)間t的比值叫做功率,通常用P表示,定義式P=W/t。 物理意義 功率是表征物體做功快慢的物理量。功率是標(biāo)量,只有大小,沒有方向。 單位 功率的單位是瓦特,簡稱瓦,符號(hào)是W。常用單位:1 kW=1 000 W。 計(jì)算方法 方法1:P =(功率的

7、定義式),計(jì)算平均功率。 方法2:P=Fv,恒力做功,當(dāng)v是平均速度時(shí)計(jì)算平均功率,當(dāng)v是瞬時(shí)速度時(shí)計(jì)算瞬時(shí)功率。 平均功率 表示在一段時(shí)間內(nèi)做功的平均快慢,用公式表示為P=或P=Fv。 瞬時(shí)功率 表示在某一瞬間(或某一時(shí)刻)做功的快慢,一般用P=Fv表示。通常情況下,計(jì)算瞬時(shí)功率可根據(jù)P=Fvcos α,其中v是瞬時(shí)速度,α為F與v之間的夾角,P、F、v、α為瞬時(shí)對(duì)應(yīng)關(guān)系。 額定功率 額定功率是發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)的最大功率,通常都在銘牌上標(biāo)明。額定功率是動(dòng)力機(jī)器重要的性能指標(biāo),一個(gè)動(dòng)力機(jī)器的額定功率是一定的。 實(shí)際功率 實(shí)際功率是發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際工作時(shí)輸出的功率。機(jī)器工作時(shí)受額定功率的

8、限制,發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際輸出的功率(即實(shí)際功率),可以小于或等于額定功率,有時(shí)實(shí)際功率也會(huì)略大于額定功率,但不允許長時(shí)間超過額定功率。 計(jì)算瞬時(shí)功率公式P=Fvcos α中F、v、α、P的說明 物理量 應(yīng)用說明 F 力F是研究對(duì)象所受到的外力,F(xiàn)是恒力,F(xiàn)可以是某個(gè)力,也可以是幾個(gè)力的合力 v 通常情況下,速度v是一瞬時(shí)值,但物體的速度可能是恒定的,也可能是變化的 α 角α是F、v兩個(gè)矢量正方向間的夾角,式中cos α的作用是將F、v統(tǒng)一到一條直線上 P 所有功率都是對(duì)力而言的,因此,要注意弄清所求的是某一個(gè)力的功率還是合力的功率 六、機(jī)車的兩種啟動(dòng)模型 1.模型綜述

9、 物體在牽引力(受功率和速度制約)作用下,從靜止開始克服一定的阻力,加速度不變或變化,最終加速度等于零,速度達(dá)到最大值。 2.模型特征 (1)以恒定功率啟動(dòng)的方式: ①動(dòng)態(tài)過程: ②這一過程的速度—時(shí)間圖象如圖所示: (2)以恒定加速度啟動(dòng)的方式: ①動(dòng)態(tài)過程: ②這一過程的速度—時(shí)間圖象如圖所示: 深化拓展:無論哪種啟動(dòng)方式,機(jī)車最終的最大速度都應(yīng)滿足:vm=,且以這個(gè)速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)。 3.利用公式P=Fv分析汽車啟動(dòng)問題時(shí)三個(gè)物理量的相互制約及應(yīng)用 定值 物理量間的關(guān)系 應(yīng)用說明 P一定 F與v成反比 汽車上坡時(shí),要增大牽引力,應(yīng)換擋減小

10、速度 v一定 F與P成正比 汽車上坡時(shí),要使速度不變,應(yīng)加大油門,增大輸出功率,獲得較大的牽引力 F一定 v與P成正比 汽車在高速路上行駛時(shí),加大油門,增大輸出功率,可以提高速度 4.分析機(jī)車啟動(dòng)問題時(shí)的注意事項(xiàng) (1)機(jī)車啟動(dòng)的方式不同,機(jī)車運(yùn)動(dòng)的規(guī)律就不同,因此機(jī)車啟動(dòng)時(shí),其功率、速度、加速度、牽引力等物理量的變化規(guī)律也不相同,分析圖象時(shí)應(yīng)注意坐標(biāo)軸的意義及圖象變化所描述的規(guī)律; (2)在用公式P=Fv計(jì)算機(jī)車的功率時(shí),F(xiàn)是指機(jī)車的牽引力而不是機(jī)車所受到的合力; (3)恒定功率下的加速一定不是勻加速,這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功可用W=Pt計(jì)算,不能用W=Fl計(jì)算(因?yàn)?/p>

11、F是變力); (4)以恒定牽引力加速時(shí)的功率一定不恒定,這種加速過程發(fā)動(dòng)機(jī)做的功常用W=Fl計(jì)算,不能用W=Pt計(jì)算(因?yàn)楣β蔖是變化的); (5)勻加速過程結(jié)束時(shí)機(jī)車的速度并不是最后的最大速度。因?yàn)榇藭r(shí)F>F阻,所以之后還要在功率不變的情況下變加速一段時(shí)間才達(dá)到最后的最大速度vm。 三個(gè)重要關(guān)系式 關(guān)系式01 無論哪種啟動(dòng)過程,機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度,即(式中Fmin為最小牽引力,其值等于阻力F阻)。 關(guān)系式02 機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過程中,勻加速過程結(jié)束時(shí),功率最大,速度不是最大,即 關(guān)系式03 機(jī)車以恒定功率運(yùn)行時(shí),牽引力做的功W=Pt。由

12、動(dòng)能定理:Pt–F阻x=ΔEk。此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)過程的位移大小。 【2019·綿陽南山中學(xué)實(shí)驗(yàn)學(xué)校高二開學(xué)考試】如圖所示,拖著輪胎跑是身體耐力訓(xùn)練的一種有效方法。某受訓(xùn)者拖著輪胎在水平直道上勻速跑了一段距離,下列說法正確的是 A.輪胎所受的合力不做功 B.重力對(duì)輪胎做負(fù)功 C.繩子的拉力對(duì)輪胎不做功 D.地面對(duì)輪胎的摩擦力不做功 【參考答案】A 【詳細(xì)解析】輪胎做勻變速直線運(yùn)動(dòng),根據(jù)動(dòng)能定理可得,輪胎所受的合力不做功,故A正確。輪胎受的重力豎直向下,而輪胎的位移方向?yàn)樗椒较?,則輪胎在豎直方向沒有發(fā)生位移,重力不做功,故B錯(cuò)誤。拉力與水平方

13、向的夾角是銳角,所以輪胎受到的拉力做正功,故C錯(cuò)誤。地面對(duì)輪胎的摩擦力的方向向右,與輪胎運(yùn)動(dòng)的方向相反,所以地面對(duì)輪胎的摩擦力做負(fù)功,故D錯(cuò)誤。 1.【2019·甘肅省玉門市第一中學(xué)高一期末】一個(gè)人從水面深4m的井中勻速提起50N的水桶至地面在水平道路上行走12m,再勻速走下6m深的地下室,則此人用來提水桶的力所做的功為( ) A.500J B.1100J C.100J D.-100J 【答案】D 【解析】人在勻速上提過程中做的功W1=FL1=GL1=50×4J=200J,而在人勻速行走時(shí),人對(duì)水桶不做功;再勻速走下6m深的地下室,人提水桶的力做功W2=-GL2=-50×6

14、J=-300J,故人對(duì)水桶做的功為W= W1+ W2=200J-300J=-100J,故選項(xiàng)D符合題意。 【2019·重慶一中高一期末】光滑水平地面上靜止一質(zhì)量為1kg的物塊,某時(shí)刻開始受到一外力作用,外力F隨時(shí)間t的變化如圖所示。取 g =10m/s2,則下列說法正確的是 A.2s末,物塊的運(yùn)動(dòng)方向發(fā)生改變 B.前2s內(nèi),外力F做的功為 64J C.3s末,外力F的功率為-4W D.4s內(nèi),外力F的功率為 2W 【參考答案】D 【詳細(xì)解析】0-2s物體的加速度為a1=F/m=4 m/s2,物體由靜止做勻加速度直線運(yùn)動(dòng),2s內(nèi)發(fā)生的位移為,力F做功為WF=Fx1

15、=32J,2s時(shí)力F反向,所以加速度反向,物體沿原來的運(yùn)動(dòng)方向做勻減速直線運(yùn)動(dòng),故A、B錯(cuò)誤;2s-4s物體的加速度為a2=F′/m=-2 m/s2,3s末物體的速度為v=4×2 m/s +(-2)×1 m/s =6m/s,此時(shí)外力F的功率為P=Fv=-2×4=-8W,故C錯(cuò)誤;4s末物體的速度為v′=4 m/s,2s-4s物體發(fā)生的位移為x2=6m/s×2s=12m,力F做功為:WF′=F′?x2=-2×12=-24J,則4s內(nèi)外力F的功率為P′=(WF+ WF′)/t總=2W,故D錯(cuò)誤。 1.質(zhì)量m=1kg的物體在水平拉力F的作用下,沿水平面做直線運(yùn)動(dòng)。t=3s時(shí)撒去拉力F。物體運(yùn)動(dòng)

16、的v-t圖象如圖所示,下列說法正確的是 A.第末合力對(duì)物體做功的功率為 B.第末拉力對(duì)物體做功的功率為 C.整個(gè)過程中拉力對(duì)物體做功為 D.在內(nèi)拉力對(duì)物體做功為 【答案】B 【解析】根據(jù)圖象可知1 s末的速度為,v–t圖象中圖線的斜率表示加速度,0~2 s過程中的加速度為,故0~2 s內(nèi)的合力,所以1 s末合力的功率為,A錯(cuò)誤;3 s后撤去外力時(shí)的加速度為,此過程中只受摩擦力作用,,解得,所以在0~2 s過程中根據(jù)牛頓第二定律可得,解得,故1 s末拉力的功率為,B正確;圖象與坐標(biāo)軸圍成的面積表示位移,整個(gè)過程中,而,故拉力做功不為零,C錯(cuò)誤;在內(nèi)物體做勻速直線運(yùn)動(dòng),所以拉力和摩

17、擦力相等,故,故,D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】本題的突破口是根據(jù)v–t圖象的斜率,面積的物理意義(斜率表示加速度,面積表示位移),然后結(jié)合功率的公式P=Fv和動(dòng)能定理求解。 質(zhì)量為M的長木板放在光滑的水平面上,一個(gè)質(zhì)量為m的滑塊以某一速度沿木板表面從A點(diǎn)滑到B點(diǎn),在木板上前進(jìn)了L,而木板前進(jìn)了l,如圖所示,若滑塊與木板間的摩擦因數(shù)為μ,求: (1)摩擦力對(duì)滑塊和木板做的功; (2)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。 【參考答案】(1)–μmg(L+l) μmgl (2)μmgL 【詳細(xì)解析】(1)滑塊的對(duì)地位移為x1=L+l,摩擦力對(duì)滑塊做的功為:W1=–Ffx1=–μmg(L+l),木板

18、的對(duì)地位移為:x2=l,摩擦力對(duì)木板做的功為:W2=Ffx2=μmgl。 (2)滑塊相對(duì)木板的位移為:Δx=L,系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量:Q=FfΔx=μmgL。 1.如圖所示,質(zhì)量為m的滑塊放在光滑斜面上,斜面與水平面間的摩擦力不計(jì),在滑塊從斜面頂端滑到斜面底端的過程中 A.重力對(duì)滑塊做功 B.滑塊受到斜面的支持力與斜面垂直,所以支持力對(duì)滑塊不做功 C.斜面對(duì)滑塊的支持力對(duì)滑塊做負(fù)功 D.滑塊對(duì)斜面的壓力對(duì)斜面做正功 【答案】ACD 【解析】如圖所示,重力對(duì)滑塊做正功;支持力與滑塊的位移方向成鈍角,支持力對(duì)滑塊做負(fù)功;壓力與斜面的位移方向成銳角,壓力對(duì)斜面做正功。綜上,選項(xiàng)AC

19、D正確,B錯(cuò)誤。 如圖所示,一半徑為R的半圓形軌道豎直固定放置,軌道兩端等高;質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自軌道端點(diǎn)P由靜止開始滑下,滑到最低點(diǎn)Q時(shí),對(duì)軌道的正壓力為2mg,重力加速度大小為g。質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過程中,克服摩擦力所做的功為 A.mgR B.mgR C.mgR D.mgR 【參考答案】C 【詳細(xì)解析】質(zhì)點(diǎn)在最低點(diǎn)Q時(shí)受到豎直向下的重力和豎直向上的支持力,兩力的合力充當(dāng)向心力,所以有FN-mg=,由牛頓第三定律知,F(xiàn)N=FN′=2mg,聯(lián)立解得v=,質(zhì)點(diǎn)自P滑到Q的過程中重力做正功,摩擦力做負(fù)功,根據(jù)動(dòng)能定理可得mgR-Wf=mv2,解得Wf=mg

20、R,即克服摩擦力做的功為mgR,C正確。 1.如圖所示,小球自a點(diǎn)由靜止自由下落,到b點(diǎn)時(shí)與彈簧接觸,到c點(diǎn)時(shí)彈簧被壓縮到最短,若不計(jì)彈簧質(zhì)量和空氣阻力,在小球由a→b→c的運(yùn)動(dòng)過程中 A.小球的機(jī)械能守恒 B.小球的重力勢(shì)能隨時(shí)間一直減少 C.小球的動(dòng)能先從0增大,后減小到0,在b點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大 D.到c點(diǎn)時(shí)小球重力勢(shì)能為0,彈簧彈性勢(shì)能最大 【答案】B 【解析】由于小球在接觸彈簧后收到彈簧向上的彈力作用,且彈力對(duì)小球做負(fù)功,故小球的機(jī)械能減小,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;因小球位置不斷降低,故小球的重力勢(shì)能隨時(shí)間一直減少,選項(xiàng)B正確;小球的速度從0開始增加,接觸彈簧后做速度逐漸減小的加

21、速運(yùn)動(dòng),當(dāng)彈力和重力相等時(shí),加速度為零,此時(shí)速度最大,然后小球再做減速運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn),故小球的動(dòng)能先從0增大,后減小到0,在b點(diǎn)一下的某位置時(shí)動(dòng)能最大,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;小球到達(dá)c點(diǎn)時(shí)彈性勢(shì)能最大,但是由于沒有規(guī)定零重力勢(shì)能點(diǎn),故c點(diǎn)的重力勢(shì)能大小無法確定,故選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 為減機(jī)動(dòng)車尾氣排放,某市推出新型節(jié)能環(huán)保電動(dòng)車。在檢測(cè)該款電動(dòng)車性能的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量為8×102 kg的電動(dòng)車由靜止開始沿平直公路行駛,利用傳感器測(cè)得此過程中不同時(shí)刻電動(dòng)車的牽引力F與對(duì)應(yīng)的速度v,并描繪出如圖所示的圖象(圖中AB、BO均為直線),假設(shè)電動(dòng)車行駛中所受阻力恒定,最終勻速運(yùn)動(dòng),重力加速度g取10 m/s2。則

22、 A.當(dāng)該電車的速度為10 m/s時(shí),加速度為0.25 m/s2 B.該車起動(dòng)后,先做勻加速運(yùn)動(dòng),然后勻速運(yùn)動(dòng) C.該車做勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間是6 s D.該車勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度大小為2.5 m/s2 【參考答案】A 【詳細(xì)解析】AB段牽引力不變,根據(jù)牛頓第二定律知,加速度不變,做勻加速直線運(yùn)動(dòng);BC圖線的斜率表示電動(dòng)車的功率,知BC段功率不變,牽引力減小,加速度減小,做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng);電動(dòng)機(jī)的功率為:,勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度為:,當(dāng)牽引力等于阻力時(shí),速度最大,由圖線知,,根據(jù)牛頓第二定律得,勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度大小,則勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;當(dāng)該電車的速度為時(shí),根據(jù)牛頓第二定律:,代入數(shù)

23、據(jù)可以得到:,故A正確,BCD錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】AB過程牽引力不變,根據(jù)牛頓第二定律知,做勻加速直線運(yùn)動(dòng),BC段圖線的斜率表示電動(dòng)車的功率,斜率不變,則功率不變,根據(jù)功率與牽引力的關(guān)系,判斷BC段的運(yùn)動(dòng)情況,速度達(dá)到最大時(shí),牽引力等于阻力。 1.【2019·寧夏高二月考】汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為80kW,它以額定功率在平直公路上行駛的最大速度為20m/s,那么汽車在以最大速度勻速行駛時(shí)所受的阻力是( ) A.8000N B.4000N C.2500N D.1600N 【答案】B 【解析】汽車勻速運(yùn)動(dòng),說明汽車處于受力平衡狀態(tài),此時(shí)汽車受到的阻力的大小和汽車的牽引力大小相等,由

24、P=Fv=fv可以求得f=P/v=4000N,故選項(xiàng)B正確。 2.質(zhì)量為m的汽車在平直路面上啟動(dòng),啟動(dòng)過程的速度圖象如圖所示,0~t1段為直線,從t1時(shí)刻起汽車保持額定功率不變,整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中汽車所受阻力恒為f,則 A.0~t1時(shí)間內(nèi),汽車的牽引力等于 B.t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車做勻加速運(yùn)動(dòng) C.t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車的功率等于fv1 D.t1~t2時(shí)間內(nèi),汽車的功率等于fv2 【答案】D 【解析】0~t1時(shí)間內(nèi),汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度,根據(jù)牛頓第二定律得,F(xiàn)–f=ma,解得牽引力F=f+m,故A錯(cuò)誤。從t1時(shí)刻起汽車的功率保持不變,根據(jù)P=Fv可知,隨速度的增加,牽引

25、力減小,則可知汽車在t1~t2時(shí)間內(nèi)做加速減小的加速運(yùn)動(dòng),選項(xiàng)B錯(cuò)誤;在t2時(shí)刻,汽車的加速度為零,則F=f,此時(shí)汽車的功率P=Fv2=fv2,選項(xiàng)D正確,C錯(cuò)誤;故選D。 【名師點(diǎn)睛】本題考查的是汽車的啟動(dòng)方式,對(duì)于汽車的兩種啟動(dòng)方式,恒定加速度啟動(dòng)和恒定功率啟動(dòng),對(duì)于每種啟動(dòng)方式的汽車運(yùn)動(dòng)的過程一定要熟悉。 1.【2019·陜西高一期末】(多選)關(guān)于功率公式P=和P=Fv,下列說法正確的是 A.由于力F和速度v均為矢量,故根據(jù)公式P=Fv求得的功率P為矢量 B.由公式P=Fv可知,若功率保持不變,則隨著汽車速度增大汽車所受的牽引力減小 C.由公式P=Fv可知,在牽引力F一

26、定時(shí),功率與速度成正比 D.由P=可知,只要知道W和t就可求出任意時(shí)刻的功率 2.【2019·廣東高一期末】如圖所示,在水平雪面上雪橇受與水平方向成α角的拉力F作用,沿直線勻速前進(jìn)了s的距離。下列說法正確的是( ?。? A.拉力做功為Fs B.地面對(duì)雪橇的支持力做正功 C.重力對(duì)雪橇做負(fù)功 D.外力對(duì)雪桶做的總功是零 3.(多選)如圖所示,分別用恒力F1、F2先后將一物體由靜止開始沿同一粗糙的固定斜面由底端拉至頂端,兩次所用時(shí)間相同,第一次力F1沿斜面向上,第二次力F2沿水平方向。則兩個(gè)過程比較 A.接觸面上因摩擦產(chǎn)生的熱量相同 B.物體的機(jī)械能增加量相同 C.F1做

27、的功與F2做的功相同 D.F1做功的功率比F2做功的功率小 4.用鐵錘把小鐵釘釘入木板,設(shè)木板對(duì)鐵釘?shù)淖枇εc鐵釘進(jìn)入木板的深度成正比。已知鐵錘第一次使鐵釘進(jìn)入木板的深度為d,接著敲第二錘,如果鐵錘第二次敲鐵釘時(shí)對(duì)鐵釘做的功與第一次相同,那么,第二次使鐵釘進(jìn)入木板的深度為 A. B. C. D. 5.【2019·重慶一中高一期末】摩天輪懸掛透明座艙,乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。在摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,下列敘述正確的是 A.乘客的速度保持不變 B.乘客的機(jī)械能保持不變 C.乘客的動(dòng)量保持不變 D.乘客重力的瞬時(shí)功率在變化 6

28、.【2019·湖北高三開學(xué)考試】(多選)如圖所示為豎直平面內(nèi)固定的四分之一圓弧軌道AP,圓弧軌道的圓心為O,OA水平,OP豎直,半徑為R=2m。一質(zhì)量為m=1kg的可視為質(zhì)點(diǎn)的小物塊從圓弧頂點(diǎn)A開始以m/s的速度從A到P做勻速圓周運(yùn)動(dòng),重力加速度g=10m/s2, Q為圓弧AP的一個(gè)三等分點(diǎn)(圖中未畫出),OA與OQ的夾角為30°,則下列說法正確的是( ) A.在A到P的過程中軌道的動(dòng)摩擦因數(shù)逐漸減小 B.在Q點(diǎn)時(shí),重力的瞬時(shí)功率為15W C.小物塊在AQ段克服摩擦力做的功等于在QP段克服摩擦力做的功 D.在P點(diǎn)時(shí),小物塊對(duì)圓弧軌道的壓力大小為10 N 7.起重機(jī)以恒定功率P,

29、將原來靜止在地面上質(zhì)量為m的貨物提升H高度,這時(shí)物體速度達(dá)到v,在這個(gè)過程中 A.貨物上升做勻變速直線運(yùn)動(dòng) B.貨物上升的平均速度大于 C.起重機(jī)對(duì)貨物做功大于 D.合外力對(duì)物體做功m2 8.在檢測(cè)某款電動(dòng)車性能的實(shí)驗(yàn)中,質(zhì)量為8×102 kg的電動(dòng)車由靜止開始沿平直公路行駛,達(dá)到的最大速度為15 m/s,利用傳感器測(cè)得此過程中不同時(shí)刻電動(dòng)車的牽引力F與對(duì)應(yīng)的速度v,并描繪出F–圖象(圖中AB、BO均為直線),假設(shè)電動(dòng)車圖行駛中所受的阻力恒定,求此過程中: (1)電動(dòng)車的額定功率; (2)電動(dòng)車由靜止開始運(yùn)動(dòng),經(jīng)過多長時(shí)間,速度達(dá)到2 m/s

30、。 9.如圖甲所示,質(zhì)量m=2.0 kg的物體靜止在水平面上,物體跟水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.20。從t=0時(shí)刻起,物體受到一個(gè)水平力F的作用而開始運(yùn)動(dòng),前8 s內(nèi)F隨時(shí)間t變化的規(guī)律如圖乙所示,g取10 m/s2。求: (1)在圖丙坐標(biāo)系中畫出物體在前8 s內(nèi)的v–t圖象; (2)前8 s內(nèi)水平力F所做的功。 1.【2018·新課標(biāo)全國II卷】如圖,某同學(xué)用繩子拉動(dòng)木箱,使它從靜止開始沿粗糙水平路面運(yùn)動(dòng)至具有某一速度,木箱獲得的動(dòng)能一定 A.小于拉力所做的功 B.等于拉力所做的功 C.等于克服摩擦力所做的功 D.大于克服摩擦力所做的功 2.【201

31、8·新課標(biāo)全國III卷】(多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中,用電機(jī)通過豎井運(yùn)送至地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時(shí)間t的變化關(guān)系如圖所示,其中圖線①②分別描述兩次不同的提升過程,它們變速階段加速度的大小都相同;兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對(duì)于第①次和第②次提升過程, A.礦車上升所用的時(shí)間之比為4:5 B.電機(jī)的最大牽引力之比為2:1 C.電機(jī)輸出的最大功率之比為2:1 D.電機(jī)所做的功之比為4:5 3.【2015·海南卷】假設(shè)摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率變?yōu)樵瓉淼?倍,則摩托艇的最大速率變?yōu)樵瓉淼? A.

32、4倍 B.2倍 C.倍 D.倍 4.【2015·新課標(biāo)全國Ⅱ卷】一汽車在平直公路上行駛。從某時(shí)刻開始計(jì)時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)的功率P隨時(shí)間t的變化如圖所示。假定汽車所受阻力的大小f恒定不變。下列描述該汽車的速度v隨時(shí)間t變化的圖像中,可能正確的是 1.BC 雖然力F和速度v均為矢量,但是功率P為標(biāo)量,故A錯(cuò)誤;由公式P=Fv可知,若功率保持不變,則隨著汽車速度增大,汽車所受的牽引力減小,當(dāng)速度達(dá)到最大值時(shí),牽引力最小,故B正確;由P=Fv可知,當(dāng)牽引力不變時(shí),汽車牽引力的功率一定與它的速度成

33、正比,故C正確;根據(jù)只能計(jì)算平均功率的大小,所以只要知道W和t就可求出時(shí)間t內(nèi)的平均功率,故D錯(cuò)誤。 2.D 根據(jù)功的定義式可以知道,拉力做的功為:W1=Fscosα,故選項(xiàng)A不符合題意;雪橇受到重力和支持力與雪橇的位移垂直,做功為零,故選項(xiàng)BC不符合題意;因?yàn)檠┣羷蛩龠\(yùn)動(dòng),所以合力為零,則外力做功為零,故選項(xiàng)D符合題意。 3.BD 兩個(gè)過程中物體對(duì)斜面的壓力不同,故摩擦力大小不同,則產(chǎn)生的熱量不相同,故A錯(cuò)誤;物體末速度相同,又由于處于相同的高度,所以兩物體機(jī)械能變化量相同,故B正確;由題圖分析可知,第一次物體所受到的摩擦力小于第二次物體所受到的摩擦力,故兩個(gè)過程中物體克服摩擦力做的功不

34、同,重力做功相同,則做的功比做的少,故C錯(cuò)誤;物體的運(yùn)動(dòng)情況相同,重力做功的功率相同,第二次中克服摩擦力做功的功率大,故做功的功率比做功的功率小,故D正確。 4.B 由題意可知,阻力與深度d成正比,f–d圖象如圖所示: F–x圖象與坐標(biāo)軸所形成圖形的面積等于力所做的功,每次釘釘子時(shí)做功相同,如圖所示可得力與深度成正比,則:f=kd,f′=kd′,兩次做功相同,,解得:,第二次釘子進(jìn)入木板的深度故。選B。 【名師點(diǎn)睛】本題考查了變力做功問題,可以應(yīng)用圖象法解題,也可以求出力的平均值,應(yīng)用動(dòng)能定理解題。 5.D 因?yàn)樗俣仁鞘噶?,做圓周運(yùn)動(dòng)的乘客其速度方向時(shí)刻變化,所以乘客的速

35、度時(shí)刻變化,根據(jù)P=mv可知,乘客的動(dòng)量大小不變,而動(dòng)量的方向和速度方向相同,所以動(dòng)量時(shí)刻變化,故A、C錯(cuò)誤;根據(jù)機(jī)械能等于重力勢(shì)能和動(dòng)能之和,知摩天輪做勻速圓周運(yùn)動(dòng),乘客的速度大小不變,則動(dòng)能不變,但高度變化,其重力勢(shì)能變化,所以機(jī)械能在變化,故B錯(cuò)誤;摩天輪轉(zhuǎn)動(dòng)過程中,乘客的重力大小不變,速度大小不變,但是速度方向時(shí)刻在變化,豎直方向的分速度在變化,所以重力的瞬時(shí)功率在變化,故D正確。 6.ABC 小物塊做勻速圓周運(yùn)動(dòng),說明重力沿切面方向的分力和滑動(dòng)摩擦力大小相等,方向相反mgsinθ=μmgcosθ,解得:。小物塊在下滑過程中,切面與水平面的夾角變小,所以在A到P的過程中軌道的動(dòng)摩擦

36、因數(shù)逐漸減小,故A正確;在Q點(diǎn)時(shí),重力的瞬時(shí)功率為P=mgcosθ·v=15W,故B正確;根據(jù)動(dòng)能定理,小物塊在AQ段克服摩擦力做的功W1- mgRsinθ=0,解得W1=10J,在QP段克服摩擦力做的功W2- mgR(1-sinθ)=0解得W2=10J,所以小物塊在AQ段克服摩擦力做的功等于在QP段克服摩擦力做的功,故C正確;在P點(diǎn)根據(jù)向心力公式 ,解得FN=11.5N,D錯(cuò)誤。 7.BCD 起重機(jī)以恒定功率P提升貨物時(shí),由P=Fv知,速度v增大時(shí),牽引力F減小,貨物做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng),平均速度不等于v/2。若做出v–t圖象如圖,由圖象可知貨物速度到達(dá)v時(shí)的位移大于貨物做勻加速運(yùn)動(dòng)

37、的位移,可知貨物上升的平均速度大于v/2,故A錯(cuò)誤,B正確。 起重機(jī)對(duì)貨物的牽引力F是變力,當(dāng)速度為v時(shí)F最小,則整個(gè)過程中F平均值大于,根據(jù)公式W=FH可知起重機(jī)對(duì)貨物做功大于,故C正確。根據(jù)動(dòng)能定理知,合外力對(duì)物體做功等于物體動(dòng)能的變化為mv2,故D正確。 【名師點(diǎn)睛】解決本題時(shí)要明確貨物的運(yùn)動(dòng)情況,類似于汽車起動(dòng),知道貨物做變加速運(yùn)動(dòng),平均速度公式只適用于勻變速直線運(yùn)動(dòng)。 8.(1)6 kW (2)1 s 【解析】(1)由題圖可知AB段表示電動(dòng)車由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),達(dá)到額定功率(B點(diǎn)),BC段表示車做變加速運(yùn)動(dòng),達(dá)到最大速度(C點(diǎn))后做勻速運(yùn)動(dòng)。 當(dāng)vmax=15

38、 m/s時(shí),F(xiàn)=400 N,則恒定的阻力Ff=F=400 N 電動(dòng)車的額定功率P=Ffvmax=6 kW。 (2)在AB段:F=2 000 N 由P=Fv得勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度v=3 m/s 又F–Ff=ma 加速度a=2 m/s2 由v′=at得所求運(yùn)動(dòng)時(shí)間t=1 s。 9.(1)見解析圖 (2)155 J 【解析】(1)0~4 s物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng);F–μmg=ma1?a1=3 m/s2, 4 s時(shí)物體速度v1=a1t1=12 m/s。 4~5 s物體做加速度為a2的勻減速直線運(yùn)動(dòng),F(xiàn)+μmg=ma2?a2=7 m/s2, 5 s時(shí)物體速度v2=v1–a2t2=5

39、m/s, 5 s后F撤去,做加速度為a3的勻減速直線運(yùn)動(dòng),設(shè)t3時(shí)間后速度為零。 μmg=ma3?a3=μg=2 m/s2。 0=v2–a3t3?t3=2.5 s. 即5~7.5 s內(nèi)做勻減速直線運(yùn)動(dòng)到速度為零。 7.5~8 s內(nèi)物體處于靜止?fàn)顟B(tài)。 綜上,0~8 s內(nèi)的v–t圖象如圖所示。 (2)前8 s內(nèi)水平力F所做的功由v–t圖象知:WF=F·t1–F·t2=155 J。 1.A 受力分析,找到能影響動(dòng)能變化的是那幾個(gè)物理量,然后觀測(cè)這幾個(gè)物理量的變化即可。 木箱受力如圖所示: 木箱在移動(dòng)的過程中有兩個(gè)力做功,拉力做正功,摩擦力做負(fù)功,根據(jù)動(dòng)能定理可知即:

40、 ,所以動(dòng)能小于拉力做的功,故A正確;無法比較動(dòng)能與摩擦力做功的大小,CD錯(cuò)誤。故選A。 【名師點(diǎn)睛】正確受力分析,知道木箱在運(yùn)動(dòng)過程中有那幾個(gè)力做功且分別做什么功,然后利用動(dòng)能定理求解末動(dòng)能的大小。 2.AC 設(shè)第次所用時(shí)間為t,根據(jù)速度圖象的面積等于位移(此題中為提升的高度)可知,×2t0×v0=×(t+3t0/2)×v0,解得:t=5t0/2,所以第次和第次提升過程所用時(shí)間之比為2t0∶5t0/2=4∶5,選項(xiàng)A正確;由于兩次提升變速階段的加速度大小相同,在勻加速階段,由牛頓第二定律,F(xiàn)–mg=ma,可得提升的最大牽引力之比為1∶1,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;由功率公式,P=Fv,電機(jī)輸出的最大

41、功率之比等于最大速度之比,為2∶1,選項(xiàng)C正確;加速上升過程的加速度a1=,加速上升過程的牽引力F1=ma1+mg=m(+g),減速上升過程的加速度a2=-,減速上升過程的牽引力F2=ma2+mg=m(g–),勻速運(yùn)動(dòng)過程的牽引力F3=mg。第次提升過程做功W1=F1××t0×v0+F2××t0×v0=mgv0t0;第次提升過程做功W2=F1××t0×v0+ F3×v0×3t0/2+ F2××t0×v0 =mgv0t0;兩次做功相同,選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 【名師點(diǎn)睛】此題以速度圖像給出解題信息。解答此題常見錯(cuò)誤主要有四方面:一是對(duì)速度圖像面積表示位移掌握不到位;二是運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解牽引力錯(cuò)誤;三是不能找出最大功率;四是不能得出兩次提升電機(jī)做功。實(shí)際上,可以根據(jù)兩次提升的高度相同,提升的質(zhì)量相同,利用功能關(guān)系得出兩次做功相同。 3.D 設(shè),當(dāng)阻力等于牽引力時(shí),速度最大,輸出功率變化前,有,變化后有,聯(lián)立解得,D正確。 4.A 由圖可知,汽車先以恒定功率P1起動(dòng),所以剛開始做加速度減小的加速度運(yùn)動(dòng),后以更大功率P2運(yùn)動(dòng),所以再次做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),故A正確,BCD錯(cuò)誤。 20

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