2016年高考物理二轮复习红对勾《功和能》解析

高三二轮·新课标·物理系列丛书专题二功和能第一部分专题整合提升高三二轮·新课标·物理系列丛书专题二功和能专题二功和能高三二轮·新课标·物理系列丛书专题二功和能循专题线索·查思维断点高三二轮·新课标·物理系列丛书专题二功和能知专题重点·明备考方向1.必须掌握的概念、公式、定律(1)功、功率的概念．(2)恒力做功的公式，平均功率、瞬时功率的计算公式．(3)动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律．高三二轮·新课标·物理系列丛书专题二功和能2.必须理解的三个关键点(1)变力的功与合力的功的计算方法．(2)机车的两种启动方式．(3)系统由于摩擦产生内能的计算公式．高三二轮·新课标·物理系列丛书专题二功和能3.必须明确的四个易错易混点(1)区别平均功率与瞬时功率的计算公式．(2)匀加速启动与恒定功率启动的差异．(3)机械能守恒三种表达式的区别．(4)Q＝FfL相中L相与物体位移的区别与联系．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲第一讲功功率动能定理系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲考点1功和功率的理解与计算一、基础知识梳理1．恒力做功的公式：W＝Flcosα2．功率(1)平均功率：P＝Wt＝Fvcosα(2)瞬时功率：P＝Fvcosα系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲二、方法技巧总结利用等效思维法“化变为恒”求变力做功(1)若力的大小改变，方向不变，且力的大小与物体的位移大小成线性关系，则可用W＝Fl求此变力的功，其中F＝F初＋F末2.系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲(2)若力的方向时刻变化，但力的方向始终与运动方向相同或相反，则可用W＝Fl求此变力的功，其中l为物体运动的路程．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲三、易错易混归纳1．求变力做功问题时，不要轻易使用功的公式进行计算．2．注意区别平均功率和瞬时功率的计算方法．3．求力做功的瞬时功率时要注意力和速度的夹角．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲【例1】如图甲所示，一固定在地面上的足够长斜面，倾角为37°，物体A放在斜面底端挡板处，通过不可伸长的轻质绳跨过光滑轻质滑轮与物体B相连接，B的质量M＝1kg，绳绷直时B离地面有一定高度．在t＝0时刻，无初速度释放B，由固定在A上的速度传感器得到的数据绘出的物体A沿斜面向上运动的v－t图象如图乙所示．若B落地后不反弹，g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.求：系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲(1)B下落的加速度大小a；(2)A沿斜面向上运动的过程中，绳的拉力对A做的功W；(3)A(包括传感器)的质量m及A与斜面间的动摩擦因数μ；(4)求在0～0.75s内摩擦力对A做的功．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲【审题指导】(1)物体B落地前，A、B的加速度相同，利用a＝ΔvΔt求其值．(2)物体B落地前绳上的拉力可以通过对B分析，由牛顿第二定律求解；物体A向上加速的过程中发生的位移，可由x＝12at2来求值．(3)物体A所受的摩擦力方向不改变，且对A做负功．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲【解析】(1)由题图乙可知：前0.5s内，A、B以相同大小的加速度做匀加速运动，0.5s末速度大小为2m/s.a＝ΔvΔt＝20.5m/s2＝4m/s2(2)前0.5s，绳绷直，设绳的拉力大小为F；后0.25s，绳松弛，拉力为0前0.5s，A沿斜面发生的位移l＝12vt＝0.5m对B，由牛顿第二定律有：Mg－F＝Ma①系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲代入数据解得F＝6N所以绳的拉力对A做的功W＝Fl＝3J系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲(3)前0.5s，对A，由牛顿第二定律有F－(mgsin37°＋μmgcos37°)＝ma②后0.25s，由题图乙得A的加速度大小a′＝Δv′Δt′＝20.25m/s2＝8m/s2对A，由牛顿第二定律有mgsin37°＋μmgcos37°＝ma′③由②③式可得F＝m(a＋a′)系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲代入数据解得m＝0.5kg将数据代入③式解得μ＝0.25(4)物体A在斜面上先加速后减速，滑动摩擦力的方向不变，一直做负功在0～0.75s内物体A的位移为：x＝12×0.75×2m＝0.75mW摩＝－μmgcos37°·x＝－0.75J.系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲【答案】(1)4m/s2(2)3J(3)0.5kg0.25(4)－0.75J系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲功的计算方法(1)恒力做功：系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲(2)变力做功：①用动能定理：W＝12mv22－12mv21②当变力的功率P一定时，可用W＝Pt求功，如机车恒功率启动时．③将变力做功转化为恒力做功：当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积．如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲(3)总功的计算：①先求物体所受的合外力，再求合外力的功；②先求每个力做的功，再求各功的代数和．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲1．(多选)2012年11月，“歼15”舰载机在“辽宁号”航空母舰上着舰成功．图(a)为利用阻拦系统让舰载机在飞行甲板上快速停止的原理示意图．飞机着舰并成功钩住阻拦索后，飞机的动力系统立即关闭，阻拦系统通过阻拦索对飞机施加一作用力，使飞机在甲板上短距离滑行后停止．某次降落，以飞机着舰为计时零点，飞机在t＝0.4s时恰好钩住阻挡索中间位置，其着舰到停止的速度—时间图线如图(b)系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲所示．假如无阻拦索，飞机从着舰到停止需要的滑行距离约为1000m．已知航母始终静止，重力加速度的大小为g.则()系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲A．从着舰到停止，飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10B．在0.4s～2.5s时间内，阻拦索的张力几乎不随时间变化C．在滑行过程中，飞行员所承受的加速度大小会超过2.5gD．在0.4s～2.5s时间内，阻拦系统对飞机做功的功率几乎不变系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲解析：由v－t图象可知飞机在甲板上滑行的距离约为无阻拦索时的1/10，选项A正确；由v－t图象可以看出0.4～2.5s内飞机在甲板上滑行过程中的加速度不变，说明飞机受到的合力不变，而两段阻拦索的夹角逐渐减小，故阻拦索的张力减小，选项B错误；根据v－t图象可以看出0.4～2.5s内加速度大小约为：a＝ΔvΔt＝70－102.1m/s2＝28.6m/s2，选项C正确；由于飞机做匀减速运动，所受阻力不变，根据P＝Fv可知，功率逐渐减小，选项D错误．答案：AC系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲2．(2015·浙江卷)(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()系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲A．弹射器的推力大小为1.1×106NB．弹射器对舰载机所做的功为1.1×108JC．弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107WD．舰载机在弹射过程中的加速度大小为32m/s2系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲解析：由题述可知，舰载机弹射过程的加速度为a＝v22x＝8022×100m/s2＝32m/s2，D项正确；根据牛顿第二定律，0.8(F发＋F弹)＝ma，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＝va＝8032s＝2.5s，弹射器做功的平均功率P＝Wt＝4.4×107W，C项错误．答案：ABD系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲考点2机车启动问题一、基础知识梳理1．机车输出功率：P＝Fv，其中F为机车牵引力．2．机车的两种启动方式：(1)恒定功率启动；(2)匀加速启动．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲二、方法技巧总结1．恒定功率启动系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲(1)机车先做加速度逐渐减小的加速运动，后做匀速直线运动，速度图象如图所示，当F＝F阻时，vm＝PF＝PF阻.(2)功能关系：Pt－F阻x＝12mv2－0.系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲2．恒定加速度启动系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲(1)速度图象如图所示．机车先做匀加速直线运动，当功率达到额定功率后获得匀加速的最大速度v1.若再加速，应保持功率不变做变加速运动，直至达到最大速度vm后做匀速运动．(2)经常用到的公式：F－F阻＝maP＝FvP额＝F阻vmv1＝at其中t为匀加速运动的时间系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲三、易错易混归纳1．分清是匀加速启动还是恒定功率启动．2．匀加速启动过程中，机车功率是不断增加的，但该过程中的最大功率是额定功率，匀加速运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运动．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲3．以额定功率启动的过程中，机车做加速度减小的加速运动，速度最大值等于P额F阻，牵引力是变力，牵引力做的功W＝P额t.4．无论是哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足P额＝F阻vm.系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲【例2】如图，用跨过光滑定滑轮的缆绳将海面上一艘失去动力的小船沿直线拖回岸边．已知拖动缆绳的电动机功率恒为P，小船的质量为m，小船受到的阻力大小恒为f，经过A点时的速度大小为v0，小船从A点沿直线加速运动到B点经历时间为t1，A、B两点间距离为d，缆绳质量忽略不计．求：系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲(1)小船从A点运动到B点的全过程克服阻力做的功Wf；(2)小船经过B点时的速度大小v1；(3)小船经过B点时的加速度大小a.系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲【审题指导】第一步：抓关键点关键点获取信息电动机功率恒为P缆绳对小船的牵引力的大小和方向均变化，小船由A到B的运动不是匀加速直线运动小船受到的阻力大小恒为f小船克服阻力做的功Wf可用公式W＝Flcosα计算系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲第二步：找突破口要求小船经过B点时速度大小v1→应利用动能定理由A点到B点列方程求解→要求小船在B点的加速度大小a→可先由P＝Fv表示绳缆的牵引力→由牛顿第二定律列方程求解．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲【解析】(1)小船从A点运动到B点克服阻力做功Wf＝fd①(2)小船从A点运动到B点，电动机牵引缆绳对小船做功W＝Pt1②由动能定理有W－Wf＝12mv21－12mv20③系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲由①②③式解得v1＝v20＋2mPt1－fd④(3)设小船经过B点时绳的拉力大小为F，绳与水平方向夹角为θ，电动机牵引缆绳的速度大小为v，则P＝Fv⑤v＝v1cosθ⑥由牛顿第二定律有Fcosθ－f＝ma⑦系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲由④⑤⑥⑦式解得a＝Pm2v20＋2mPt1－fd－fm【答案】(1)fd(2)v20＋2mPt1－fd(3)Pm2v20＋2mPt1－fd－fm系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲分析机车启动问题时应注意的三点(1)机车启动的方式不同，机车运动的规律就不同，因此机车启动时，其功率、速度、加速度、牵引力等物理量的变化规律也不相同，分析图象时应注意坐标轴的意义及图象变化所描述的规律．系列丛书高三二轮·新课标·物理专题二第一讲(2)恒定功率下的加速一定不