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高中物理功率教案

发表时间:2021-01-25

高三物理《功和功率》教材分析。

一名优秀的教师就要对每一课堂负责,教师要准备好教案,这是每个教师都不可缺少的。教案可以让学生能够听懂教师所讲的内容,让教师能够快速的解决各种教学问题。那么一篇好的教案要怎么才能写好呢?小编经过搜集和处理,为您提供高三物理《功和功率》教材分析,供大家借鉴和使用,希望大家分享!

高三物理《功和功率》教材分析

考点17功和功率
考点名片
考点细研究:本考点考查要点有:(1)功的理解与计算;(2)恒力及合力做功的计算、变力做功;(3)机车启动问题;(4)功、功率与其他力学知识的综合。其中考查到的如:20xx年天津高考第8题、20xx年全国卷第17题、20xx年海南高考第3题、20xx年北京高考第23题、20xx年浙江高考第18题、20xx年四川高考第9题、20xx年全国卷第16题、20xx年重庆高考第2题、20xx年安徽高考第22题等。
备考正能量:本考点内容在高考中往往与动能定理、功能关系、图象问题等结合考查。预计今后高考将延续以上特点,并结合当代生活实际、科技和社会热点来作为命题的背景和素材。

一、基础与经典
1.关于摩擦力对物体做功,以下说法中正确的是()
A.滑动摩擦力总是做负功
B.滑动摩擦力可能做负功,也可能做正功
C.静摩擦力对物体一定不会做功
D.静摩擦力对物体总是做正功
答案B
解析不论是滑动摩擦力,还是静摩擦力,都既可以为阻力,也可以为动力,则既可以做负功,也可以做正功,也都可能不做功,故选项A、C、D均错误,B正确。
2.用水平力F拉一物体,使物体在水平地面上由静止开始做匀加速直线运动,t1时刻撤去拉力F,物体做匀减速直线运动,到t2时刻停止,其速度—时间图象如图所示,且αβ。若拉力F做的功为W1,平均功率为P1;物体克服摩擦阻力Ff做的功为W2,平均功率为P2,则下列选项正确的是()

A.W1W2,F=2FfB.W1=W2,F2Ff
C.P12FfD.P1=P2,F=2Ff
答案B
解析整个运动过程中,根据动能定理有W1-W2=0,所以W1=W2,又P1=,P2=,所以P1P2;根据牛顿第二定律,施加拉力F时,加速度大小a1=,撤去拉力F后加速度大小a2=,vt图象斜率的绝对值表示加速度的大小,根据题图可知a1a2,即可得F2Ff,综上分析,本题答案为B。
3.如图所示,木板可绕固定水平轴O转动。木板从水平位置OA缓慢转到OB位置,木板上的物块始终相对于木板静止。在这一过程中,物块的重力势能增加了2J。用FN表示物块受到的支持力,用Ff表示物块受到的摩擦力。在此过程中,以下判断正确的是()

A.FN和Ff对物块都不做功
B.FN对物块做功为2J,Ff对物块不做功
C.FN对物块不做功,Ff对物块做功为2J
D.FN和Ff对物块所做功的代数和为0
答案B
解析物块所受的摩擦力Ff沿木板斜向上,与物块的速度方向时刻垂直,故摩擦力Ff对物块不做功,物块在慢慢移动过程中,重力势能增加了2J,重力做负功2J,支持力FN对物块做正功2J,故B正确。
4.将一个苹果斜向上抛出,苹果在空中依次飞过三个完全相同的窗户1、2、3。图中曲线为苹果在空中运行的轨迹。若不计空气阻力的影响,以下说法正确的是()

A.苹果通过第1个窗户所用的时间最长
B.苹果通过第3个窗户的竖直方向平均速度最大
C.苹果通过第1个窗户重力做的功最大
D.苹果通过第3个窗户重力的平均功率最小
答案D
解析抛出的苹果在竖直方向上做竖直上抛运动,通过三个窗户的时间由竖直方向的运动决定。苹果竖直方向上做减速运动,三个窗户的竖直高度相同,故通过第1个窗户所用时间最短,A项错误;通过第3个窗户所用时间最长,因此该过程中竖直方向的平均速度最小,重力的平均功率最小,B项错误,D项正确;重力做功与高度差有关,故通过三个窗户时苹果克服重力做的功相同,C项错误。
5.如图所示,位于固定粗糙斜面上的小物块P,受到一沿斜面向上的拉力F,沿斜面匀速上滑。现把力F的方向变为竖直向上,若使物块P仍沿斜面保持原来的速度匀速运动,则()

A.力F一定要变小B.力F一定要变大
C.力F的功率将减小D.力F的功率将增大
答案C
解析受到一沿斜面向上的拉力F,F=mgsinθ+μmgcosθ,把力F的方向变为竖直向上,仍沿斜面保持原来的速度匀速运动,F=mg,由于题述没有给出θ和μ的具体数值,不能判断出力F如何变化,选项A、B错误;力沿斜面时P1=Fv=(mgsinθ+μmgcosθ)v,F变为竖直向上后,P2=F′vsinθ=mgvsinθ,P2v)时,所受牵引力为F。以下说法正确的是()
A.坦克速度为v时,坦克的牵引力做功为Fs
B.坦克的最大速度vm=
C.坦克速度为v时加速度为a=
D.坦克从静止开始达到最大速度vm所用时间t=
答案BC
解析坦克以恒定功率加速,根据P=Fv得,v增大,F减小,牵引力做的功不等于Fs,A错误;坦克运动速度为vm时,牵引力等于阻力f,则vm=,故B正确;坦克速度为v时,牵引力为F,由牛顿第二定律得F-f=ma,a=,故C正确;坦克做变加速运动,≠,t≠,D错误。
9.(多选)一质量为800kg的电动汽车由静止开始沿平直公路行驶,达到的最大速度为18m/s,利用传感器测得此过程中不同时刻电动汽车的牵引力F与对应的速度v,并描绘出F图象,图中AB、BC均为直线。若电动汽车在行驶过程中所受的阻力恒定,由图象可知下列说法正确的是()

A.电动汽车由静止开始一直做变加速直线运动
B.电动汽车的额定功率为10.8kW
C.电动汽车由静止开始经过2s,速度达到6m/s
D.电动汽车行驶中所受的阻力为600N
答案BD
解析根据题图可知,电动汽车从静止开始做匀加速直线运动而后做加速度逐渐减小的变加速直线运动,达到最大速度,选项A错误;由题设条件,可知电动汽车的最大速度为18m/s时,其所受合外力为零,故此时阻力等于牵引力,为600N,选项D正确;根据功率定义,P=fvm=600×18W=10.8kW,选项B正确;电动汽车匀加速运动的时间为t,由牛顿第二定律可得F′-f=ma,a=3m/s2,=at,t==1.2s,若电动汽车一直匀加速2s,其速度才可达到6m/s,实际上电动汽车匀加速1.2s后做加速度逐渐减小的变加速运动,因而2s时电动汽车的速度小于6m/s,选项C错误。
10.(多选)如图甲所示,静止在水平地面的物块A,受到水平向右的拉力F作用,F与时间t的关系如图乙所示,设物块与地面的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等,则()

A.0~t1时间内F的功率逐渐增大
B.t2时刻物块A的加速度最大
C.t2时刻后物块A做反向运动
D.t3时刻物块A的动能最大
答案BD
解析根据图乙可知:在0~t1时间内拉力F没有达到最大静摩擦力fm,物体处于静止状态,则拉力F的功率为零,选项A错误;对物块A由牛顿第二定律有F-fm=ma,由于t2时刻拉力F最大,则t2时刻物块加速度a最大,选项B正确;t2到t3这段时间内拉力F大于fm,所以物块做加速运动,t3时刻速度达到最大,选项C错误,D正确。
二、真题与模拟
11.20xx·海南高考]假设摩托艇受到的阻力大小正比于它的速率。如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍,则摩托艇的最大速率变为原来的()
A.4倍B.2倍C.倍D.倍
答案D
解析阻力f与速率v成正比,设比值为k,则f=kv。摩托艇达到最大速率时P=fv,得P=kv2,即输出功率与最大速率的平方成正比,若输出功率变为原来的2倍,则最大速率变为原来的倍,D正确。
12.20xx·浙江高考](多选)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器。舰载机总质量为3.0×104kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105N;弹射器有效作用长度为100m,推力恒定。要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80m/s。弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则()
A.弹射器的推力大小为1.1×106N
B.弹射器对舰载机所做的功为1.1×108J
C.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107W
D.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m/s2
答案ABD
解析由题述可知,舰载机弹射过程的加速度为a==m/s2=32m/s2,D项正确;根据牛顿第二定律,F发+F弹-0.2(F发+F弹)=ma,可求得弹射器的推力大小F弹=1.1×106N,A项正确;弹射器对舰载机做的功为W=1.1×106×100J=1.1×108J,B项正确;弹射过程的时间t==s=2.5s,弹射器做功的平均功率P==4.4×107W,C项错误。
13.20xx·全国卷]一汽车在平直公路上行驶。从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是()

答案A
解析在vt图象中,图线的斜率代表汽车运动时的加速度,由牛顿第二定律可得:在0~t1时间内,-f=ma,当速度v不变时,加速度a为零,在vt图象中为一条水平线;当速度v变大时,加速度a变小,在vt图象中为一条斜率逐渐减小的曲线,选项B、D错误;同理,在t1~t2时间内,-f=ma,图象变化情况与0~t1时间内情况相似,由于汽车在运动过程中速度不会发生突变,故选项C错误,选项A正确。
14.20xx·重庆高考]某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力分别为车重的k1和k2倍,最大速率分别为v1和v2,则()
A.v2=k1v1B.v2=v1
C.v2=v1D.v2=k2v1
答案B
解析根据机车的启动规律可知,当牵引力等于阻力时,车速最大,有vm=,又Ff=kmg,则==,B项正确。
15.20xx·全国卷]一物体静止在粗糙水平地面上。现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v。若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v。对于上述两个过程,用WF1、WF2分别表示拉力F1、F2所做的功,Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则()
A.WF2>4WF1,Wf2>2Wf1
B.WF2>4WF1,Wf2=2Wf1
C.WF2<4WF1,Wf2=2Wf1
D.WF2<4WF1,Wf2<2Wf1
答案C
解析由v=at可知,a2=2a1;由x=at2可知,x2=2x1;根据题意,物体受的摩擦力Ff不变,由Wf=Ffx可知,Wf2=2Wf1;由a=可知,F22F1。由WF=Fx可知,WF24WF1,选项C正确。
16.20xx·西城期末](多选)如图1所示,物体A以速度v0做平抛运动,落地时水平方向的位移和竖直方向的位移均为L,图1中的虚线是A做平抛运动的轨迹。图2中的曲线是一光滑轨道,轨道的形状与图1中的虚线相同。让物体B从轨道顶端无初速下滑,B下滑过程中没有脱离轨道。物体A、B都可以看做质点。重力加速度为g。则下列说法正确的是()

A.A、B两物体落地时的速度方向相同
B.A、B两物体落地时的速度大小相等
C.物体B落地时水平方向的速度大小为
D.物体B落地时重力的瞬时功率为mg
答案AC
解析曲线运动轨迹上的任意一点切线方向为该点的速度方向,A对;根据动能定理知,A、B在下落过程中重力做功相同,但B初速度为零,所以落地时速度大小不相等,B错;由v0t=gt2,t=,vy=gt=2v0知道A落地时竖直方向速度为水平方向速度的2倍,因为B落地时速度与A落地时速度方向相同,所以可以知道B竖直方向速度为水平方向速度的2倍,设B落地时速度为v,水平分速度为vx,则竖直分速度为2vx,由mgL=mv2,v2=v+(2vx)2得vx=,C对;落地时重力的瞬时功率P=mg·2vx=2mg,D错。
17.20xx·太原调研]质量为m的汽车在平直的路面上启动,启动过程的速度图象如图所示,其中OA段为直线,AB段为曲线,B点后为平行横轴的直线。已知从t1时刻开始汽车的功率保持不变,整个运动过程中汽车所受阻力的大小恒为Ff,以下说法正确的是()

A.0~t1时间内,汽车牵引力的数值为m
B.t1~t2时间内,汽车的功率等于v2
C.t1~t2时间内,汽车的平均速率小于
D.汽车运动的最大速率v2=v1
答案D
解析0~t1时间内汽车的加速度大小为,m为汽车所受的合外力大小,而不是牵引力大小,选项A错误;由牛顿第二定律可知F-Ff=ma,故F=+Ff,t1时刻汽车牵引力的功率为Fv1=v1,之后汽车功率保持不变,选项B错误;t1~t2时间内,汽车的平均速率大于,选项C错误;牵引力等于阻力时速度最大,即t2时刻汽车速率达到最大值,则有v1=Ffv2,解得v2=v1,选项D正确。
18.20xx·东北三省四市联考]A、B两物体放在同一水平面上,分别受到水平拉力F1、F2的作用,而从静止开始从同一位置出发沿相同方向做匀加速直线运动。经过时间t0和4t0,当二者速度分别达到2v0和v0时分别撤去F1和F2,以后物体做匀减速运动直至停止。两物体运动的vt图象如图所示。已知二者的质量之比为12,下列结论正确的是()

A.物体A、B的位移大小之比是35
B.两物体与地面间的动摩擦因数可能不相等
C.F1和F2的大小之比是65
D.整个运动过程中F1和F2做功之比是65
答案C
解析vt图象与两坐标轴所围的面积表示质点在对应时间内的位移,A、B两物体的位移分别为x1=×2v0×3t0=3v0t0,x2=×v0×5t0=v0t0,故x1x2=65,选项A错误;撤去拉力后,A、B两物体的加速度大小分别为a1==,a2==,即a1=a2=μg,故两物体与地面间的动摩擦因数相等,选项B错误;在加速过程中由牛顿第二定律可得F1-μm1g=m1a1、F2-μm2g=m2a2、a1=、a2=、μg=,而m2=2m1,故F1F2=65,选项C正确;全过程中根据动能定量可知W1=μm1gx1,W2=μm2gx2,故整个运动过程中F1和F2做功之比W1W2=35,选项D错误。
19.20xx·江西遂川一模](多选)如图所示,三角形传送带以1m/s的速度逆时针匀速转动,左右两边的传送带长都是2m且与水平方向的夹角均为37°。现有两个小物块A、B从传送带顶端都以1m/s的初速度沿传送带下滑,物块与传送带间的动摩擦因数都是0.5,取g=10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8,则下列说法正确的是()

A.物块A先到达传送带底端
B.物块A、B同时到达传送带底端
C.传送带对物块A、B均做负功
D.物块A、B在传送带上的划痕长度之比为13
答案BCD
解析物块重力沿传送带的分力G1=mgsin37°=0.6mg,沿传送带的滑动摩擦力f=μmgcos37°=0.4mg,由于G1f,所以两物块均受到沿斜面向上的滑动摩擦力,加速下滑的加速度大小均为a==2m/s2,根据s=v0t+at2,得知两物块在传送带上运动的时间t相同,选项B正确,A错误;两物块各自受到的滑动摩擦力与速度方向相反,均做负功,选项C正确;由v2-v=2as得末速度大小v=3m/s,滑动时间t==1s,物块A、B在传送带上的划痕长度之比为=,选项D正确。

一、基础与经典
20.如图所示,一质量为m的小球,用长为L的轻绳悬挂于O点:(1)小球在水平拉力F的作用下从平衡位置P点缓慢地移动到Q点,此时悬线与竖直方向的夹角为θ;(2)小球在水平恒力F作用下由P点移动到Q点,此时悬线与竖直方向的夹角为θ。求上述(1)(2)两种情况下拉力F所做的功各为多大?

答案(1)mgL(1-cosθ)(2)FLsinθ
解析(1)将小球“缓慢”地移动,可认为小球一直处于平衡状态并且动能不变,由平衡条件可求得:当轻绳与竖直方向夹角为θ时,F=mgtanθ,可见当θ由零增大到θ的过程中,F一直增大,因此用动能定理求变力F做功。小球由P移动到Q的过程中由动能定理得W-mgL(1-cosθ)=0,故有W=mgL(1-cosθ)。
(2)当小球在恒力F作用下由P运动到Q时,由公式知力F做的功为W=FLsinθ。
21.质量为m的物体静止在光滑的水平面上,从t=0时刻开始物体受到水平力F的作用,水平力F的大小和方向与时间的关系如图所示。

(1)求3t0时间内水平力F所做的总功;
(2)3t0时刻水平力F的瞬时功率。
答案(1)(2)
解析(1)设前2t0时间内物体的位移为x1,力反向时物体的速度为v1,反向后,设历时t1,物体速度为零,匀减速运动的位移为x2,反向匀加速运动的位移为x3,3t0时速度为v2,则有
x1=··(2t0)2=,v1=·2t0,
由v1=t1得t1==t0,
由2x2=v得x2==·t,
x3=·(t0-t1)2=,
因此3t0时间内水平力F所做的总功
W=F0x1-3F0x2+3F0x3=。
(2)v2=(t0-t1)=t0,故3t0时刻水平力F的瞬时功率P=3F0v2=。
二、真题与模拟
22.20xx·天津高考]某快递公司分拣邮件的水平传输装置示意如图,皮带在电动机的带动下保持v=1m/s的恒定速度向右运动,现将一质量为m=2kg的邮件轻放在皮带上,邮件和皮带间的动摩擦因数μ=0.5。设皮带足够长,取g=10m/s2,在邮件与皮带发生相对滑动的过程中,求:

(1)邮件滑动的时间t;
(2)邮件对地的位移大小x;
(3)邮件与皮带间的摩擦力对皮带做的功W。
答案(1)0.2s(2)0.1m(3)-2J
解析(1)设邮件放到皮带上与皮带发生相对滑动过程中受到的滑动摩擦力为F,则F=μmg
由牛顿第二定律得μmg=ma
由运动学可知v=at
由式并代入数据得t=0.2s/华-资*源%库
(2)邮件与皮带发生相对滑动的过程中,对邮件应用动能定理,有Fx=mv2-0
由式并代入数据得x=0.1m
(3)邮件与皮带发生相对滑动的过程中,设皮带相对地面的位移为s,则s=vt
摩擦力对皮带做的功W=-Fs
由式并代入数据得W=-2J。
23.20xx·四川高考]严重的雾霾天气,对国计民生已造成了严重的影响,汽车尾气是形成雾霾的重要污染源,“铁腕治污”已成为国家的工作重点。地铁列车可实现零排放,大力发展地铁,可以大大减少燃油公交车的使用,减少汽车尾气排放。若一地铁列车从甲站由静止启动后做直线运动,先匀加速运动20s达最高速度72km/h,再匀速运动80s,接着匀减速运动15s到达乙站停住。设列车在匀加速运动阶段牵引力为1×106N,匀速运动阶段牵引力的功率为6×103kW,忽略匀减速运动阶段牵引力所做的功。

(1)求甲站到乙站的距离;
(2)如果燃油公交车运行中做的功与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同,求公交车排放气态污染物的质量。(燃油公交车每做1焦耳功排放气态污染物3×10-6克)
答案(1)1950m(2)2.04kg
解析(1)设列车匀加速直线运动阶段所用的时间为t1,距离为x1;在匀速直线运动阶段所用的时间为t2,距离为x2,速度为v;在匀减速直线运动阶段所用的时间为t3,距离为x3;甲站到乙站的距离为x。则根据匀变速直线运动的规律可得:
x1=vt1
x2=vt2
x3=vt3
x=x1+x2+x3
联立式并代入数据得
x=1950m
(2)设列车在匀加速直线运动阶段的牵引力为F,所做的功为W1;在匀速直线运动阶段的牵引力的功率为P,所做的功为W2。设燃油公交车做的功W与该列车从甲站到乙站牵引力做的功相同时,排放的气态污染物质量为M。由题意,得
W1=F·x1
W2=P·t2
W=W1+W2
M=(3×10-9kg·J-1)·W
联立式并代入数据得
M=2.04kg。
24.20xx·云南省统一检测]一人骑自行车由静止开始上一长L=200m斜坡,斜坡坡度为0.05(沿斜坡前进100m,高度上升5m),自行车达到最大速度前做加速度a=1m/s2的匀加速直线运动,达到最大速度后脚蹬踏板使大齿轮以n=转/秒的转速匀角速转动,自行车匀速运动一段时间后,由于骑行者体能下降,自行车距离坡顶50m处开始做匀减速运动,已知最后50m的平均速度只有之前平均速度的84%。此人质量M=60kg,自行车质量m=15kg,大齿轮直径d1=15cm,小齿轮直径d2=6cm,车轮直径d3=60cm。运动过程中,自行车受到大小恒为f=20N的摩擦阻力作用。取g=10m/s2,求:

(1)运动过程中自行车的最大速度vm和到达坡顶时的速度v;
(2)从坡底到坡顶,此人做功的平均功率。
答案(1)6m/s3m/s(2)302.7W
解析(1)据题意可得ω1=ω2,ω1=2πn,vm=ω2,联立解得vm=6m/s。
设匀加速运动的过程的时间为t1,则根据运动学公式有
vm=at1,x1=at,解得t1=6s,x1=18m。
设匀速运动的时间为t2,则有150m-x1=vmt2,解得t2=22s。
设人到坡顶的速度大小为v,根据题意可得:=,=84%,得=×0.84,解得=4.5m/s,
对匀减速运动的过程=,解得v=3m/s。
(2)设最后50m所用时间为t3,则50m=t3,解得t3=11.1s。
从坡底到坡顶,人做的功为W=(M+m)gLsinθ+(M+m)v2+fL,据题意sinθ=0.05,此人做功的平均功率为P=,解得P=302.7W。

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高三物理《动能和动能定理》教材分析


高三物理《动能和动能定理》教材分析

考点18动能和动能定理
考点名片
考点细研究:本考点的命题要点有:(1)动能及动能定理;(2)应用动能定理求解多过程问题;(3)应用动能定理求解多物体的运动问题。其中考查到的如:20xx年全国卷第20题、20xx年浙江高考第18题、20xx年天津高考第10题、20xx年四川高考第1题、20xx年全国卷第17题、20xx年海南高考第4题、20xx年天津高考第10题、20xx年山东高考第23题、20xx年浙江高考第23题、20xx年福建高考第21题、20xx年大纲全国卷第19题、20xx年北京高考第22题等。
备考正能量:本考点内容命题题型非常全面,既有选择题、又有实验题、也有计算题,以中等试题难度为主。常以生产、科技发展为命题背景,可与动力学结合,也可以与电磁学结合考查。预计今后依然会延续这些特点。

一、基础与经典
1.NBA篮球赛非常精彩,吸引了众多观众。比赛中经常有这样的场面:在临终场0.1s的时候,运动员把球投出且准确命中,获得比赛的胜利。若运动员投篮过程中对篮球做功为W,出手高度为h1,篮筐的高度为h2,球的质量为m,空气阻力不计,则篮球进筐时的动能为()
A.mgh1+mgh2-WB.mgh2-mgh1-W
C.W+mgh1-mgh2D.W+mgh2-mgh1
答案C
解析根据动能定理,球获得初动能Ek0的过程有W=Ek0-0,球离开手到进筐时的过程有-mg(h2-h1)=Ek-Ek0,得篮球进筐时的动能Ek=W+mgh1-mgh2,只有选项C正确。
2.如图所示,质量为m的物块,在恒力F的作用下,沿光滑水平面运动,物块通过A点和B点的速度分别是vA和vB,物块由A运动到B点的过程中,力F对物块做的功W为()

A.Wmv-mv
B.W=mv-mv
C.W=mv-mv
D.由于F的方向未知,W无法求出
答案B
解析对物块由动能定理得:W=mv-mv,故选项B正确。
3.质量为10kg的物体,在变力F作用下沿x轴做直线运动,力随坐标x的变化情况如图所示。物体在x=0处,速度为1m/s,一切摩擦不计,则物体运动到x=16m处时,速度大小为()

A.2m/sB.3m/sC.4m/sD.m/s
答案B
解析根据力F随x变化关系图象与横轴所夹图形面积表示功知,力F做功W=40J+20J-20J=40J。由动能定理,W=mv2-mv,解得v=3m/s。选项B正确。
4.如图所示,在光滑水平面上有一长木板,质量为M,在木板左端放一质量为m的物块,物块与木板间的滑动摩擦力为Ff,给物块一水平向右的恒力F,当物块相对木板滑动L距离时,木板运动位移为x,则下列说法正确的是()

A.此时物块的动能为FL
B.此时物块的动能为(F-Ff)L
C.此时物块的动能为F(L+x)-FfL
D.此时木板的动能为Ffx
答案D
解析考虑物块的动能,对物块列动能定理
(F-Ff)(L+x)=mv2-0,所以A、B、C错误,
对木板有:Ff·x=Mv2-0,
故只有选项D正确。
5.如图所示,质量为m的小球,从离地面H高处由静止释放,落到地面后继续陷入泥中h深度而停止,设小球受到空气阻力为f,则下列说法正确的是()

A.小球落地时动能等于mgH
B.小球陷入泥中的过程中克服泥土阻力所做的功小于刚落到地面时的动能
C.整个过程中小球克服阻力做的功等于mg(H+h)
D.小球在泥土中受到的平均阻力为mg(1+H/h)
答案C
解析小球下落高度为H的过程中需要克服空气阻力做功,故其落地时的动能为(mg-f)H,选项A错误;设小球刚落地时的动能为Ek,小球在泥土中运动的过程中克服阻力做功为W1,由动能定理得mgh-W1=0-Ek,解得W1=mgh+Ek,故选项B错误;若设全过程中小球克服阻力做功为W2,则mg(H+h)-W2=0,解得W2=mg(H+h),故选项C正确;若设小球在泥土中运动时,受到的平均阻力为F阻,则全程由动能定理得mg(H+h)-fH-F阻h=0,解得F阻=,故选项D错误。
6.如图所示,质量为m的小车在水平恒力F推动下,从山坡(粗糙)底部A处由静止起运动至高为h的坡顶B,获得的速度为v,A、B之间的水平距离为s,重力加速度为g。下列说法正确的是()

A.小车重力所做的功是mgh
B.合外力对小车做的功是mv2
C.推力对小车做的功是mv2+mgh
D.阻力对小车做的功是Fs-mv2-mgh
答案B
解析小车重力所做的功为-mgh,A错误。由动能定理得合外力对小车做的功W=mv2,B正确。根据动能定理Fs-mgh+Wf=mv2,其中Wf为负值,推力对小车做的功大于mv2+mgh,C错误。阻力对小车做的功为-,故D错误。
7.(多选)一足够长的水平传送带以恒定速率v运动,将一质量为m的物体(视为质点)轻放到传送带左端,则物体从左端运动到右端的过程中,下列说法正确的是()

A.全过程中传送带对物体做功为mv2
B.全过程中物体对传送带做功为-mv2
C.物体加速阶段摩擦力对物体做功的功率逐渐增大
D.物体加速阶段摩擦力对传送带做功的功率恒定不变
答案ACD
解析物体从左端运动到右端的过程中,速率从零增大到v,根据动能定理知传送带对物体做的功为mv2,选项A正确;物体在传送带上先做初速度为零的匀加速直线运动,后做匀速直线运动到右端,则物体相对传送带滑动过程的位移大小s1=t,对应的时间内传送带的位移大小s2=vt,得s2=2s1,全过程中物体对传送带做功为-fs2=-f·2s1=-mv2,选项B错误;物体加速阶段摩擦力对物体做功的功率P′=f·at′,即P′逐渐增大,选项C正确;物体加速阶段摩擦力对传送带做功的功率P=-fv,即P恒定不变,选项D正确。
8.(多选)汽车沿平直的公路以恒定功率P启动,经过一段时间t达到最大速度v,若所受阻力f始终不变,则在t这段时间内()
A.汽车牵引力恒定
B.汽车牵引力做的功为Pt
C.汽车加速度不断减小
D.汽车牵引力做的功为mv2
答案BC
解析根据P=Fv知,速度不断增大,则牵引力不断减小,根据牛顿第二定律得a=,可知加速度不断减小,选项A错误,C正确;因功率P恒定,牵引力做功W=Pt,选项B正确;根据动能定理有W-fs=mv2-0,得Wmv2,选项D错误。
9.(多选)如图所示,斜面AB和水平面BC是由同一板材上截下的两段,在B处用小圆弧连接。将小铁块(可视为质点)从A处由静止释放后,它沿斜面向下滑行,进入平面,最终静止于P处。若从该板材上再截下一段,搁置在A、P之间,构成一个新的斜面,再将铁块放回A处,并轻推一下使之沿新斜面向下滑动。关于此情况下铁块的运动情况,下列描述正确的是()

A.铁块一定能够到达P点
B.铁块的初速度必须足够大才能到达P点
C.铁块能否到达P点与铁块质量有关
D.铁块能否到达P点与铁块质量无关
答案AD
解析设A距离地面的高度为h,动摩擦因数为μ,对全过程运用动能定理有mgh-μmgcosθ·sAB-μmgsBP=0,得mgh-μmg(sABcosθ+sBP)=0,而sABcosθ+sBP=,即h-μ=0,铁块在新斜面上有mgsinα-μmgcosα=ma,由几何关系有sinα-μcosα==0,可知a=0,铁块在新斜面上做匀速运动,与铁块的质量m无关,铁块一定能够到达P点,选项A、D正确,B、C错误。
10.(多选)如图所示,用竖直向下的恒力F通过跨过光滑定滑轮的细线拉动放在光滑水平面上的物体,物体沿水平面移动过程中经过A、B、C三点,设AB=BC,物体经过A、B、C三点时的动能分别为EkA、EkB、EkC,则它们间的关系是()

A.EkB-EkA=EkC-EkB
B.EkB-EkAEkC-EkB
D.EkC2EkB
答案CD
解析由动能定理得EkB-EkA=WAB,EkC-EkB=WBC,物体所受的合外力做的功为拉力的水平分力所做的功。由几何关系可知,从A运动到B的过程中拉力在水平方向的平均分力大小大于从B到C过程中拉力在水平方向的平均分力大小,因此WABWBC,选项A、B错误,C、D正确。
二、真题与模拟
11.20xx·四川高考]韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员。他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J。韩晓鹏在此过程中()
A.动能增加了1900JB.动能增加了2000J
C.重力势能减小了1900JD.重力势能减小了2000J
答案C
解析由动能定理可知,ΔEk=1900J-100J=1800J,故A、B均错误。重力势能的减少量等于重力做的功,故C正确、D错误。
12.20xx·浙江高考](多选)如图所示为一滑草场。某条滑道由上、下两段高均为h,与水平面倾角分别为45°和37°的滑道组成,滑草车与草地之间的动摩擦因数为μ。质量为m的载人滑草车从坡顶由静止开始自由下滑,经过上、下两段滑道后,最后恰好静止于滑道的底端(不计滑草车在两段滑道交接处的能量损失,sin37°=0.6,cos37°=0.8)。则()

A.动摩擦因数μ=
B.载人滑草车最大速度为
C.载人滑草车克服摩擦力做功为mgh
D.载人滑草车在下段滑道上的加速度大小为g
答案AB
解析滑草车受力分析如图所示,在B点处有最大速度v,在上、下两段所受摩擦力大小分别为f1、f2,

f1=μmgcos45°,
f2=μmgcos37°,
整个过程由动能定理列方程:
mg·2h-f1·-f2·=0
解得:μ=,A项正确。
滑草车在上段滑道运动过程由动能定理列方程:
mgh-f1·=mv2
解得:v=,B项正确。
由式知:Wf=2mgh,C项错误。
在下段滑道上:mgsin37°-μmgcos37°=ma2,
解得:a2=-g,故D项错误。
13.20xx·全国卷](多选)如图,一固定容器的内壁是半径为R的半球面;在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P。它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中,克服摩擦力做的功为W。重力加速度大小为g。设质点P在最低点时,向心加速度的大小为a,容器对它的支持力大小为N,则()

A.a=B.a=
C.N=D.N=
答案AC
解析设质点在最低点的速度为v,根据动能定理,mgR-W=mv2,在最低点,向心加速度a==,A正确,B错误;根据牛顿第二定律,N-mg=ma,则N=mg+ma=,C正确,D错误。
14.20xx·全国卷]如图,一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ水平。一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落,恰好从P点进入轨道。质点滑到轨道最低点N时,对轨道的压力为4mg,g为重力加速度的大小。用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功。则()

A.W=mgR,质点恰好可以到达Q点
B.WmgR,质点不能到达Q点
C.W=mgR,质点到达Q点后,继续上升一段距离
D.Wx2C.h1=h2D.h1h2
答案D
解析设物块经过O点时的速度为v,任一斜面的倾角为α,在斜面上上升的竖直高度为h,水平距离为x;根据动能定理得-mgh-μmgcosα·=0-mv2,则得h=,v相同,α越大时,tanα越大,则h越大,h1h2,选项C错误,选项D正确;水平距离x==,知α越大时,tanα越大,则x越小,x1

高三物理《功和能转化》公式总结


高三物理《功和能转化》公式总结

1.功:W=Fscosα(定义式){W:功(J),F:恒力(N),s:位移(m),α:F、s间的夹角}
2.重力做功:Wab=mghab{m:物体的质量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a与b高度差(hab=ha-hb)}
3.电场力做功:Wab=qUab{q:电量(C),Uab:a与b之间电势差(V)即Uab=φa-φb}
4.电功:W=UIt(普适式){U:电压(V),I:电流(A),t:通电时间(s)}
5.功率:P=W/t(定义式){P:功率[瓦(W)],W:t时间内所做的功(J),t:做功所用时间(s)}
6.汽车牵引力的功率:P=Fv;P平=Fv平{P:瞬时功率,P平:平均功率}
7.汽车以恒定功率启动、以恒定加速度启动、汽车最大行驶速度(vmax=P额/f)
8.电功率:P=UI(普适式){U:电路电压(V),I:电路电流(A)}
9.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:电流强度(A),R:电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
10.纯电阻电路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.动能:Ek=mv2/2{Ek:动能(J),m:物体质量(kg),v:物体瞬时速度(m/s)}
12.重力势能:EP=mgh{EP:重力势能(J),g:重力加速度,h:竖直高度(m)(从零势能面起)}
13.电势能:EA=qφA{EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)(从零势能面起)}
14.动能定理(对物体做正功,物体的动能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力对物体做的总功,ΔEK:动能变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.机械能守恒定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG=-ΔEP
注:
(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量转化多少;
(2)O0≤α90O做正功;90Oα≤180O做负功;α=90o不做功(力的方向与位移(速度)方向垂直时该力不做功);
(3)重力(弹力、电场力、分子力)做正功,则重力(弹性、电、分子)势能减少
(4)重力做功和电场力做功均与路径无关(见2、3两式);(5)机械能守恒成立条件:除
重力(弹力)外其它力不做功,只是动能和势能之间的转化;(6)能的其它单位换算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;*(7)弹簧弹性势能E=kx2/2,与劲度系数和形变量有关。

高三物理功和能转化公式总结


高三物理功和能转化公式总结

1.功:W=Fscosα(定义式){W:功(J),F:恒力(N),s:位移(m),α:F、s间的夹角}
2.重力做功:Wab=mghab{m:物体的质量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a与b高度差(hab=ha-hb)}
3.电场力做功:Wab=qUab{q:电量(C),Uab:a与b之间电势差(V)即Uab=φa-φb}
4.电功:W=UIt(普适式){U:电压(V),I:电流(A),t:通电时间(s)}
5.功率:P=W/t(定义式){P:功率[瓦(W)],W:t时间内所做的功(J),t:做功所用时间(s)}
6.汽车牵引力的功率:P=Fv;P平=Fv平{P:瞬时功率,P平:平均功率}
7.汽车以恒定功率启动、以恒定加速度启动、汽车最大行驶速度(vmax=P额/f)
8.电功率:P=UI(普适式){U:电路电压(V),I:电路电流(A)}
9.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:电流强度(A),R:电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
10.纯电阻电路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.动能:Ek=mv2/2{Ek:动能(J),m:物体质量(kg),v:物体瞬时速度(m/s)}
12.重力势能:EP=mgh{EP:重力势能(J),g:重力加速度,h:竖直高度(m)(从零势能面起)}
13.电势能:EA=qφA{EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)(从零势能面起)}
14.动能定理(对物体做正功,物体的动能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力对物体做的总功,ΔEK:动能变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.机械能守恒定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG=-ΔEP
注:
(1)功率大小表示做功快慢,做功多少表示能量转化多少;
(2)O0≤α90O做正功;90Oα≤180O做负功;α=90o不做功(力的方向与位移(速度)方向垂直时该力不做功);
(3)重力(弹力、电场力、分子力)做正功,则重力(弹性、电、分子)势能减少
(4)重力做功和电场力做功均与路径无关(见2、3两式);(5)机械能守恒成立条件:除
重力(弹力)外其它力不做功,只是动能和势能之间的转化;(6)能的其它单位换算:1kWh(度)=3.6×106J,1eV=1.60×10-19J;*(7)弹簧弹性势能E=kx2/2,与劲度系数和形变量有关。

高三物理《功和能》知识点总结


高三物理《功和能》知识点总结

功和能(功是能量转化的量度)
1.功:W=Fscosα(定义式){W:功(J),F:恒力(N),s:位移(m),α:F、s间的夹角}
2.重力做功:Wab=mghab{m:物体的质量,g=9.8m/s2≈10m/s2,hab:a与b高度差(hab=ha-hb)}
3.电场力做功:Wab=qUab{q:电量(C),Uab:a与b之间电势差(V)即Uab=φa-φb}
4.电功:W=UIt(普适式){U:电压(V),I:电流(A),t:通电时间(s)}
5.功率:P=W/t(定义式){P:功率[瓦(W)],W:t时间内所做的功(J),t:做功所用时间(s)}
6.汽车牵引力的功率:P=Fv;P平=Fv平{P:瞬时功率,P平:平均功率}
7.汽车以恒定功率启动、以恒定加速度启动、汽车最大行驶速度(vmax=P额/f)
8.电功率:P=UI(普适式){U:电路电压(V),I:电路电流(A)}
9.焦耳定律:Q=I2Rt{Q:电热(J),I:电流强度(A),R:电阻值(Ω),t:通电时间(s)}
10.纯电阻电路中I=U/R;P=UI=U2/R=I2R;Q=W=UIt=U2t/R=I2Rt
11.动能:Ek=mv2/2{Ek:动能(J),m:物体质量(kg),v:物体瞬时速度(m/s)}
12.重力势能:EP=mgh{EP:重力势能(J),g:重力加速度,h:竖直高度(m)(从零势能面起)}
13.电势能:EA=qφA{EA:带电体在A点的电势能(J),q:电量(C),φA:A点的电势(V)(从零势能面起)}
14.动能定理(对物体做正功,物体的动能增加):
W合=mvt2/2-mvo2/2或W合=ΔEK
{W合:外力对物体做的总功,ΔEK:动能变化ΔEK=(mvt2/2-mvo2/2)}
15.机械能守恒定律:ΔE=0或EK1+EP1=EK2+EP2也可以是mv12/2+mgh1=mv22/2+mgh2
16.重力做功与重力势能的变化(重力做功等于物体重力势能增量的负值)WG=-ΔEP