《物理二 能量和動量 第1講 功 功率與動能定理》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《物理二 能量和動量 第1講 功 功率與動能定理（61頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第1講功 功率與動能定理專題二能量和動量考點一功和能基本概念及規(guī)律辨析考點三動能定理的應用考點四動力學和能量觀點的綜合應用考點二功和功率的分析與計算功和能基本概念及規(guī)律辨析考點一真題研究1.(2017浙江4月選考12)火箭發(fā)射回收是航天技術的一大進步.如圖1所示，火箭在返回地面前的某段運動，可看成先勻速后減速的直線運動，最后撞落在地面上，不計火箭質量的變化，則答案解析123456圖1A.火箭在勻速下降過程中，機械能守恒B.火箭在減速下降過程中，攜帶的檢測儀器處于失重狀態(tài)C.火箭在減速下降過程中合力做功等于火箭機械能的變化D.火箭著地時，火箭對地的作用力大于自身的重力123456解析解析勻速下降

2、階段，說明阻力等于重力，不止重力做功，所以機械能不守恒，選項A錯；在減速階段，加速度向上，所以超重，選項B錯誤；火箭著地時，地面給火箭的力大于火箭重力，即選項D正確；合外力做功等于動能改變量，選項C錯.2.(2016浙江10月學考4)如圖2所示，無人機在空中勻速上升時，不斷增加的能量是A.動能B.動能、重力勢能C.重力勢能、機械能D.動能、重力勢能、機械能解析解析無人機勻速上升，所以動能保持不變，所以選項A、B、D均錯.高度不斷增加，所以重力勢能不斷增加，因此無人機機械能不斷增加，所以選項C正確.答案解析123456圖23.(2015浙江10月學考5)畫作瀑布如圖3所示.有人對此畫作了如下解讀

3、：水流從高處傾瀉而下，推動水輪機發(fā)電，又順著水渠流動，回到瀑布上方，然后再次傾瀉而下，如此自動地周而復始.這一解讀違背了A.庫侖定律B.歐姆定律C.電荷守恒定律D.能量守恒定律答案123456圖34.(人教版必修2P66第2題改編)如圖4所示，質量為m的足球在水平地面的位置1被踢出后落到水平地面的位置3，在空中達到的最高點(位置2)的高度為h，已知重力加速度為g.下列說法正確的是答案解析123456模擬訓練圖4A.足球由位置1運動到位置2的過程中，重力做的功為mghB.足球由位置1運動到位置3的過程中，重力做的功為2mghC.足球由位置2運動到位置3的過程中，重力勢能減少了mghD.如果沒有選

4、定參考平面，就無法確定重力勢能變化了多少解析解析足球由位置1運動到位置2的過程中，高度增加h，重力做功mgh，選項A錯誤；足球由位置1運動到位置3的過程中，由于位置1和位置3在同一水平面上，故足球的高度沒有變化，重力做的功為零，選項B錯誤；足球由位置2運動到位置3的過程中，足球的高度降低，重力做正功，重力勢能減少，由于2、3兩位置的高度差是h，故重力勢能減少了mgh，選項C正確；分析重力勢能的變化，只要找出高度的變化量即可，與參考平面的選取沒有關系，選項D錯誤.1234565.(人教版必修2P67、P68、P75、P80插圖改編)如圖5所示的幾個運動過程中，物體的彈性勢能增大的是A.如圖甲，撐

5、桿跳高的運動員上升過程中， 桿的彈性勢能B.如圖乙，人拉長彈簧過程中，彈簧的彈 性勢能C.如圖丙，模型飛機用橡皮筋發(fā)射出去的過程中，橡皮筋的彈性勢能D.如圖丁，小球被壓縮彈簧向上彈起的過程，彈簧的彈性勢能答案123456圖56.(2017稽陽聯(lián)誼學校8月聯(lián)考)如圖6所示，質量為m的小球(可以看成質點)，在恒力F的作用下，從地面上A點由靜止開始運動.途經(jīng)桌面處B點到達C點，現(xiàn)以桌面為參考平面，已知HH，所以A錯誤；重力勢能的大小看位置高低，A點最低，B錯誤；恒力F始終做正功，所以機械能一直變大，C對，D錯誤.123456答案解析功和功率的分析與計算考點二真題研究1.(2017浙江11月選考13)

6、如圖7所示是具有登高平臺的消防車，具有一定質量的伸縮臂能夠在5 min內使承載4人的登高平臺(人連同平臺的總質量為400 kg)上升60 m到達滅火位置.此后，在登高平臺上的消防員用水炮滅火，已知水炮的出水量為3 m3/min，水離開炮口時的速率為20 m/s，則用于A.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為1104 WB.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為4104 WC.水炮工作的發(fā)動機輸出功率約為2.4106 WD.伸縮臂抬升登高平臺的發(fā)動機輸出功率約為800 W圖712345答案解析123452.(2017浙江11月選考10)如圖8所示，質量為60 kg的某運動員在做俯臥撐運動，運動過程中可將她的身體視

7、為一根直棒.已知重心在c點，其垂線與腳、兩手連線中點間的距離Oa、Ob分別為0.9 m和0.6 m.若她在1 min內做了30個俯臥撐，每次肩部上升的距離均為0.4 m，則克服重力做的功和相應的功率約為A.430 J，7 W B.4 300 J，70 WC.720 J，12 W D.7 200 J，120 W12345圖8答案解析12345模擬訓練3.(2017金華市高三上學期期末)如圖9所示，質量為m的汽車在平直公路上行駛，所受的阻力恒為車重的k倍，當它以速度v，加速度a加速前進時，發(fā)動機的實際功率正好等于額定功率，從該時刻起，發(fā)動機始終在額定功率下運轉，重力加速度為g，則以下分析正確的是A

8、.汽車發(fā)動機的額定功率為kmgvD.欲使汽車最大速度增加到此時的2倍， 則發(fā)動機額定功率應增加到此時的4倍圖912345答案解析由于汽車勻速運動時速度最大，汽車受到的阻力不變，此時的功率PFf2vm2P0，故D錯誤.123454.(2017浙江“七彩陽光”聯(lián)考)物體在大小相等的力F作用下，分別在粗糙的水平地面上發(fā)生了一段位移x，其力與速度方向夾角如圖10所示，則下列判斷正確的是圖10A.甲圖中力F做負功 B.乙圖中合外力做功最多C.丙圖中摩擦力做功最多 D.三個圖中力F做功相同12345答案解析解析解析根據(jù)WFxcos ，甲中F與位移x的夾角為30，故為正功，乙中F與x的夾角為150，故為負功

9、，丙中F與x的夾角為30，故為正功，三種情況下力F的功的大小是相同的；甲圖中摩擦力最大做功最多；乙圖中合外力為F的水平分力與摩擦力的和，而甲和丙中合外力為F的水平分力與摩擦力的差，乙圖中合外力做功最多.12345123455.(2017浙江“七彩陽光”聯(lián)考)周末放學了，小黃高興的騎著電動自行車沿平直公路回家，中途因電瓶“沒電”，只能改用腳蹬車以5 m/s的速度勻速前行，騎行過程中所受阻力恒為車和人總重的0.02倍，取重力加速度g10 m/s2.根據(jù)估算，小黃騎此電動車做功的平均功率最接近A.10 W B.100 WC.1 kW D.10 kW解析解析車和人的質量大約100 kg，勻速行駛時，牽

10、引力等于阻力，F(xiàn)Ff0.02mg0.021 000 N20 N，則騎車的平均功率PFv205 W100 W.答案解析規(guī)律總結規(guī)律總結1.功的計算方法(1)恒力做功：WFlcos ，F(xiàn)為恒力.(2)變力做功：當變力的功率P一定時，可用WPt求功，如機車恒功率啟動時.將變力做功轉化為恒力做功：當力的大小不變，而方向始終與運動方向相同或相反時，這類力的功等于力和路程(不是位移)的乘積.如滑動摩擦力做功、空氣阻力做功等.2.平均功率與一段時間(或過程)相對應，計算時應明確是哪個力在哪段時間(或過程)內做功的平均功率.(1)可用P .(2)可用PFvcos ，其中v為物體運動的平均速度.3.計算瞬時功率

11、時應明確是哪個力在哪個時刻(或狀態(tài))的功率.求解瞬時功率時，如果F和v不同向，可用力F乘以F方向的分速度，或用速度v乘以速度方向的分力求解.(1)公式PFvcos ，其中v為t時刻的瞬時速度.(2)PFvF，其中vF為物體的速度v在力F方向上的分速度.(3)PFvv，其中Fv為物體受到的外力F在速度v方向上的分力.動能定理的應用考點三真題研究1.(2016浙江10月學考20)如圖11甲所示，游樂場的過山車可以底朝上在豎直圓軌道上運行，可抽象為圖乙所示的模型.傾角為45的直軌道AB、半徑R10 m的光滑豎直圓軌道和傾角為37的直軌道EF.分別通過水平光滑銜接軌道BC、CE平滑連接，另有水平減速直

12、軌道FG與EF平滑連接， EG間的水平距離l40 m.現(xiàn)有質量m500 kg的過山車，從高h40 m處的A點靜止下滑，經(jīng)BCDCEF最終停在G點.過山車與軌道AB、 EF間的動摩擦因數(shù)均為10.2， 與減速直軌道FG間的動摩擦因數(shù)20.75.過山車可視為質點，運動中不脫離軌道，g取10 m/s2.求：(1)過山車運動至圓軌道最低點C時的速度大小；答案答案8 m/s圖111234答案解析解析解析設C點的速度為vC，由動能定理得1234(2)過山車運動至圓軌道最高點D時對軌道的作用力大小；答案答案7103 N1234答案解析解析解析設D點速度為vD，由動能定理得由牛頓第三定律知，過山車在D點對軌道

13、的作用力為7103 N(3)減速直軌道FG的長度x.(已知sin 370.6，cos 370.8)答案答案30 m1234答案解析解析解析全程應用動能定理解得x30 m.2.(2015浙江10月選考20)如圖12所示是公路上的“避險車道”，車道表面是粗糙的碎石，其作用是供下坡的汽車在剎車失靈的情況下避險.質量m2.0103 kg的汽車沿下坡行駛， 當駕駛員發(fā)現(xiàn)剎車失靈的同時發(fā)動機失去動力，此時速度表示數(shù)為v136 km/h， 汽車繼續(xù)沿下坡勻加速直行l(wèi)350 m、 下降高度h50 m時到達“避險車道”， 此時速度表示數(shù)為v272 km/h.(g10 m/s2)(1)求從發(fā)現(xiàn)剎車失靈至到達“避險

14、車道”這一過程汽車動能的變化量；1234圖12答案答案3.0105 J得Ek3.0105 J答案解析(2)求汽車在下坡過程中所受的阻力；1234答案答案2.0103 N答案解析(3)若“避險車道”與水平面間的夾角為17，汽車在“避險車道”受到的阻力是在下坡公路上的3倍，求汽車在“避險車道”上運動的最大位移(sin 170.3).答案答案33.3 m答案解析解析解析設汽車在“避險車道”上運動的最大位移是x，12343.(2017寧波市九校高三上學期期末)如圖13所示為一遙控電動賽車(可視為質點)和它運動軌道示意圖.假設在某次演示中，賽車從A位置由靜止開始運動，經(jīng)2 s后關閉電動機，賽車繼續(xù)前進至

15、B點后水平飛出，賽車能從C點無碰撞地進入豎直平面內的圓形光滑軌道，D點和E點分別為圓形軌道的最高點和最低點.已知賽車在水平軌道AB段運動時受到的恒定阻力為0.4 N， 賽車質量為0.4 kg， 通電時賽車電動機的輸出功率恒為2 W，B、C兩點間高度差為0.45 m，C與圓心O的連線和豎直方向的夾角37，空氣阻力忽略不計，g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8，求：(1)賽車通過C點時的速度大??；模擬訓練圖13答案答案5 m/s1234答案解析12341234(2)賽道AB的長度；答案答案2 m答案解析解析解析由(1)可知B點速度v0vCcos 37 4 m/s(3)要使賽車能

16、通過圓軌道最高點D后回到水平賽道EG，其半徑需要滿足什么條件.1234答案解析4.(2016溫州市期中)如圖14所示，傾角為30的光滑斜面的下端有一水平傳送帶，傳送帶正以6 m/s的速度運動，運動方向如圖所示.一個質量為2 kg的物體(可視為質點)，從h3.2 m高處由靜止沿斜面下滑，物體經(jīng)過A點時，不管是從斜面到傳送帶還是從傳送帶到斜面，都不計其動能損失.物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為0.5，物體向左最多能滑到傳送帶左右兩端A、B連線的中點處，重力加速度g取10 m/s2，求：(1)傳送帶左、右兩端A、B間的距離L；圖14答案答案12.8 m1234答案解析(2)上述過程中物體與傳送帶組成的系

17、統(tǒng)因摩擦產(chǎn)生的熱量；答案答案160 J1234解析解析在此過程中，物體與傳送帶間的相對位移答案解析以上三式可聯(lián)立得Q160 J.(3)物體隨傳送帶向右運動，最后沿斜面上滑的最大高度h.答案答案1.8 m1234答案解析即物體在到達A點前速度與傳送帶相等， 最后以v帶6 m/s的速度沖上斜面，規(guī)律總結規(guī)律總結1.應用動能定理解題的步驟應用動能定理解題的步驟2.注意事項注意事項(1)動能定理往往用于單個物體的運動過程，由于不涉及加速度及時間，比動力學研究方法要簡便.(2)動能定理表達式是一個標量式，不能在某個方向上應用動能定理.(3)應用動能定理時，必須明確各力做功的正、負.當一個力做負功時，可設

18、物體克服該力做功為W，將該力做功表示為W，也可以直接用字母W表示該力做功，使其字母本身含有負號.動力學和能量觀點的綜合應用考點四真題研究1.(2017浙江11月選考20)如圖15甲所示是游樂園的過山車，其局部可簡化為如圖乙的示意圖，傾角37的兩平行傾斜軌道BC、DE的下端與水平半圓形軌道CD順滑連接，傾斜軌道BC的B端高度h24 m，傾斜軌道DE與圓弧EF相切于E點，圓弧EF的圓心O1、水平半圓軌道CD的圓心O2與A點在同一水平面上，DO1的距離L20 m.質量m1 000 kg的過山車(包括乘客)從B點自靜止滑下， 經(jīng)過水平半圓軌道后， 滑上另一傾斜軌道， 到達圓弧頂端F時乘客對座椅的壓力為

19、自身重力的0.25倍.已知過山車在BCDE段運動時所受的摩擦力與軌道對過山車的支持力成正比，比例系數(shù) ， EF段摩擦力不計， 整個運動過程空氣阻力不計.(g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8)甲乙圖152341(1)求過山車過F點時的速度大?。唤馕鼋馕鲈贔點由牛頓第二定律得：rLsin 12 m答案解析2341(2)求從B到F整個運動過程中摩擦力對過山車做的功；解析解析根據(jù)動能定理，從B點到F點：解得Wf7.5104 J答案解析答案答案7.5104 J2341(3)如果過D點時發(fā)現(xiàn)圓軌道EF段有故障，為保證乘客的安全，立即觸發(fā)制動裝置，使過山車不能到達EF段并保證不再下滑，

20、則過山車受到的摩擦力至少應多大？答案解析答案答案6103 N2341解析解析在沒有故障時，物體到達D點的速度為vD，LDELcos 3716 m，發(fā)現(xiàn)故障之后，過山車不能到達EF段，設剎車后恰好到達E點速度為零，在此過程中，過山車受到的摩擦力為Ff1，根據(jù)動能定理聯(lián)立各式解得Ff14.6103 N使過山車能停在傾斜軌道上的摩擦力至少為Ff2，則有Ff2mgsin 0，解得Ff26103 N綜上可知，過山車受到的摩擦力至少應為6103 N.23412.(2017浙江4月選考20)圖16中給出了一段“S”形單行盤山公路的示意圖.彎道1、彎道2可看作兩個不同水平面上的圓弧，圓心分別為O1、O2，彎道

21、中心線半徑分別為r110 m，r220 m，彎道2比彎道1高h12 m，有一直道與兩彎道圓弧相切.質量m1 200 kg的汽車通過彎道時做勻速圓周運動， 路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力是車重的1.25倍，行駛時要求汽車不打滑.(sin 370.6，sin 530.8)(1)求汽車沿彎道1中心線行駛時的最大速度v1；圖16答案答案見解析2341答案解析解析解析在彎道1行駛的最大速度設為v12341(2)汽車以v1進入直道，以P30 kW的恒定功率直線行駛了t8.0 s進入彎道2，此時速度恰為通過彎道中心線的最大速度，求直道上除重力以外的阻力對汽車做的功；答案答案見解析解析解析在彎道2行駛的最大速度

22、設為v2答案解析代入數(shù)據(jù)可得Wf2.1104 J2341(3)汽車從彎道1的A點進入，從同一直徑上的B點駛離，有經(jīng)驗的司機會利用路面寬度，用最短時間勻速安全通過彎道.設路寬d10 m，求此最短時間(A、B兩點都在軌道中心線上，計算時視汽車為質點).答案答案見解析答案解析2341解析解析沿如圖所示內切的路線行駛時間最短代入數(shù)據(jù)可得r12.5 m汽車沿該線路行駛的最大速度為v2341則對應的圓心角210623413.(2016浙江4月選考20)如圖17所示，裝置由一理想彈簧發(fā)射器及兩個軌道組成.其中軌道由光滑軌道AB與粗糙直軌道BC平滑連接，高度差分別是h10.20 m、h20.10 m，BC水平

23、距離L1.00 m.軌道由AE、螺旋圓形EFG和GB三段光滑軌道平滑連接而成，且A點與F點等高.當彈簧壓縮量為d時，恰能使質量m0.05 kg的滑塊沿軌道上升到B點；當彈簧壓縮量為2d時，恰能使滑塊沿軌道上升到C點.(已知彈簧彈性勢能與壓縮量的平方成正比，g10 m/s2)(1)當彈簧壓縮量為d時，求彈簧的彈性勢能及滑塊離開彈簧瞬間的速度大小；圖17答案答案0.1 J2 m/s答案解析2341解析解析由機械能守恒定律可得E彈EkEpmgh10.05100.20 J0.1 J2341(2)求滑塊與軌道BC間的動摩擦因數(shù)；答案解析答案答案0.5解析解析由E彈d2可得EkE彈4E彈4mgh1由動能定

24、理可得mg(h1h2)mgLEk2341(3)當彈簧壓縮量為d時，若沿軌道運動， 滑塊能否上升到B點？請通過計算說明理由.答案解析答案答案不能，理由見解析由機械能守恒定律有vv02 m/s得Rm0.4 m當RRm0.4 m時，滑塊會脫離螺旋軌道，不能上升到B點.23414.(2017臺州市9月選考)如圖18所示，質量為m0.1 kg可視為質點的小球從靜止開始沿半徑為R140 cm的 圓弧軌道AB由A點滑到B點后， 進入與AB圓滑連接的 圓弧管道BC.管道出口處為C，圓弧管道半徑為R220 cm，在緊靠出口C處，有一半徑為R38.4 cm、水平放置且繞其水平軸線勻速旋轉的圓筒(不計筒皮厚度)，筒

25、上開有小孔D，筒旋轉時，小孔D恰好能經(jīng)過出口C處，小球射出C出口時，恰好能接著穿過D孔進入圓筒，并越過軸線再從D孔向上穿出圓筒，到最高點后返回又能向下穿過D孔進入圓筒，不計摩擦和空氣阻力，g取10 m/s2.問：模擬訓練圖182341(1)小球到達B點的瞬間前、后對軌道的壓力分別為多大？答案答案3 N5 N解得FNB3 N2341解得FNB5 N由牛頓第三定律得：小球對軌道的壓力分別為3 N和5 N.答案解析(2)小球穿出圓筒小孔D時的速度多大？答案答案0.8 m/s解析解析從A到D過程中，由機械能守恒可得：2341解得：vD0.8 m/s答案解析(3)圓筒轉動的最大周期T為多少？答案答案0.08 s解得：vC2 m/s穿越圓筒過程中：vCvDg(nT0.5T)穿出到進入圓筒過程中：2vDgnT得到關系式：3n4n2要使周期最大，n和n必須同時取正整數(shù)且n最小取n1，得Tmax0.08 s.2341答案解析規(guī)律總結規(guī)律總結1.動力學觀點：牛頓運動定律、運動學基本規(guī)律.2.能量觀點：動能定理、機械能守恒定律、能量守恒定律.3.解題關鍵(1)抓住物理情景中出現(xiàn)的運動狀態(tài)和運動過程，將物理過程分解成幾個簡單的子過程.(2)兩個相鄰過程連接點的速度是聯(lián)系兩過程的紐帶，也是解題的關鍵.