高三物理-功和功率习题教学

功和功率习题教学（高三用）一、图象信息题例题1：(2010·新课标全国卷)如图所示，在外力作用下某质点运动的v-t图象为正弦曲线.从图中可以判断(AD)A．在0～t1时间内，外力做正功B．在0～t1时间内，外力的功率逐渐增大C．在t2时刻，外力的功率最大D．在t1～t3时间内，外力做的总功为零【解析】0～t1和t2～t3时间内，质点做加速运动，外力做正功，故选项A正确；t1～t3时间内，动能变化为零，外力做的总功为零，故选项D正确；0～t1时间内，由图可知速度大小变化和图象斜率表示加速度，加速度对应合外力，根据P＝Fv可以得出外力的功率先增大后减小，故选项B错误；t2时刻，速率为零，此时外力的功率为零，选项C错误.例题2：物体在合外力作用下做直线运动的v-t图象如图所示，下列表述正确的是(AC)A．在0～1s内，合外力做正功B．在0～2s内，合外力总是做正功C．在1～2s内，合外力做负功D．在0～3s内，合外力总是做正功【解析】由动能定理可知，合外力所做的功等于动能的增量，物体的速度增大，则合外力做正功，物体的速度减小，则合外力做负功，由题图可知，0～1s内，合外力做正功，1～2s内合外力做负功，故A、C正确，B、D错误.【拓展】设该图情境为：水平地面上一质量为m的物体在水平恒力F=6N的作用下，从静止开始运动，当F作用1s时撤去，其运动图象如图所示，求物体的质量。【解析】由图象知，撤去力F后，物体受到滑动摩擦力f=μmg的作用，做匀减速运动，由图象知a2=1m/s2，则由a2=μg得μ=0.1。由图象知，力F作用的1s内，物体的位移x1=1m，全程位移为x=3m，对全程用动能定理得：Fx1–μmgx=0-0，解得：m=2kg。二、应用数学知识解题例题3：如图，用与水平方向成θ角的力F，拉着质量为m的物体沿水平地面匀速前进位移x，已知物体和地面间的动摩擦因数为μ.则在此过程中F做的功为(D)A．mgxB．μmgxC．μmgxcosθ＋μsinθD．μmgx1＋μtanθ【解析】物体受力平衡：Fsinθ＋FN＝mg，Fcosθ－μFN＝0.在此过程中F做的功W＝Fxcosθ＝μmgx1＋μtanθ，所以D正确.例题4：水平地面上有一木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为μ(0＜μ＜1)．现对木箱施加一拉力F，使木箱做匀速直线运动．设F的方向与水平面夹角为θ，如图所示，在θ从0逐渐增大到90°的过程中，木箱的速度保持不变，则(AC)A．F先减小后增大B．F一直增大C．F的功率减小D．F的功率不变【解析】由木箱受力平衡可知：Fcosθ＝μ(G－Fsinθ)，即F＝μGcosθ＋μsinθ＝μG1＋μ2cos(θ－φ)，故F先减小后变大．根据P＝Fvcosθ＝μGv1＋μtanθ可知F的功率减小．三、高考题例题5：(2011年江苏高考)如图所示，演员正在进行杂技表演．由图可估算出他将一个鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于(A)A．0.3JB．3JC．30JD．300J【解析】一个鸡蛋质量约为50g，根据图知鸡蛋上升高度约为0.5m．则人对一个鸡蛋所做的功为W＝mgh＝0.25J．例题6：（2012年江苏高考）如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点。在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是（A）A．逐渐增大B．逐渐减小C．先增大，后减小D．先减小，后增大【解析】由题意知，小球在切向方向受力平衡，设绳与竖直方向夹角为θ，则有Fcosθ=mgsinθ，解得：F=mgtanθ而P=Fvcosθ=mgvsinθ，则随着夹角θ的增大，拉力的瞬时功率逐渐增大。【拓展】设小球从绳竖直状态被拉到夹角为θ的过程中，拉力F做的功。【解析】小球的的运动性质，Fcosθ=mgsinθ，则F=mgtanθ，因此拉力F是变力。用动能定理，小球运动过程中，拉力F做正功WF，重力mg做负功–mgl(1–cosθ)，而拉力T不做功，则有：WF-–mgl(1–cosθ)=0，解得WF=mgl(1–cosθ)