（新课标）2020高考物理一轮复习 5.1 功和功率课件 新人教版

第五单元机械能年份题号命题点命题规律Ⅰ卷25题物体多过程的功能关系2016年Ⅱ卷21题弹簧模型的机械能守恒Ⅰ卷24题飞船落地时的能量变化2017年Ⅲ卷16题绳(有质量)的能量守恒Ⅰ卷18题圆轨道中运动的功能关系Ⅱ卷14题动能定理的基本应用Ⅲ卷19题功和功率与v­t图像综合2018年Ⅲ卷25题动能定理与动力学综合(1)能量观点是高中物理解题的重要方法(2)动能定理、机械能守恒定律、功能关系与动力学综合考查(3)经常在多过程中考查功能关系，具有较强的综合性5．1功和功率知识清单考点整合集中记忆一、功做功的两个因素：(1)作用在物体上的力．(2)物体在力的方向上发生的位移．公式：W＝Flcosα单位：焦(J)(1)l是物体对地的位移，α是力与位移的夹角．(2)只适用于恒力做功．功的正负夹角功的正负α＜90°力对物体做正功α＝90°力对物体不做功90°α≤180°力对物体做负功(物体克服该力做正功)注意：功是标量，功的正负不表示方向和大小，正功表示动力做功，负功表示阻力做功.总功的计算(1)求各个力分别对物体所做功的代数和：W合＝W1＋W2＋…＋Wn.(2)求这几个力的合力对物体所做的功：W合＝F合lcosα.二、功率物理意义：表示做功的快慢．定义式：P＝Wt(P为时间t内的平均功率)推导式：P＝Fvcosα(1)v为平均速度，则P为平均功率；(2)v为瞬时速度，则P为瞬时功率．考点讲练考点突破针对训练考点一判断功的正负的方法方法一：在直线运动中，依据力与位移的夹角来判断．方法二：在曲线运动中，依据力与速度的方向夹角来判断．方法三：在相互作用的系统中，依据功能关系来判断．(改编)如图所示，质量为m的物体置于粗糙的斜面上，在外力作用下，斜面水平向左做匀加速运动，物体与斜面相对静止．则下列关于做功说法错误的是()A．支持力对物体一定做正功B．摩擦力对物体一定做正功C．物体可能克服摩擦力做功D．斜面对物体一定做正功【答案】B【解析】因支持力与位移方向夹角小于90°，支持力一定做正功，A项正确．因加速度a的大小情况不确定，故物体m可能不受摩擦力，也可能受沿斜面向上或向下的摩擦力，B项错误，C项正确；因合力做正功，而重力不做功，则斜面对物体一定做正功．如图所示，一物体在水平恒力的作用下沿光滑水平面做曲线运动，当物体从M点运动到N点时，其速度方向恰好改变了90°，则物体在M点到N点的运动过程中，以下说法正确的是()A．恒力一直做正功B．恒力一直做负功C．恒力先做负功后做正功D．整个过程中恒力做功一定为零【答案】C【解析】因为质点速度方向恰好改变了90°，可以判断恒力方向应为右下方，与初速度的方向夹角要大于90°小于180°，才能出现末速度与初速度垂直的情况，因此恒力先做负功，当达到速度与恒力方向垂直后，恒力做正功，M、N两点的速度大小不一定相等，整个过程中恒力做功不一定为零．故只有C项正确．(多选)车M静止在光滑水平轨道上，球m用细线悬挂在车上，由图中的位置无初速地释放，则可判断在球下摆过程中绳的拉力的做功情况()A．拉力对车做正功B．拉力对车做负功C．拉力对球做正功D．拉力对球做负功【答案】AD【解析】因为绳的拉力使车的动能增加了，拉力对车做正功．又因为M和m构成的系统的机械能是守恒的，球的机械能减少，所以绳的拉力一定对球m做负功．考点二恒力做功的计算1．恒力做功的公式：W＝Flcosα2．三个注意问题(1)公式中的F是必须是恒力．(2)公式中的L是力的作用点对地的位移(见练5)．(3)阻力对物体做功为负值，物体克服阻力做功为正值．3．两个常用推论(1)恒力做功等于力与物体在力的方向上位移的乘积，与运动路径无关．(2)如图：物体由A滑到D摩擦力做的功W＝μmg·BD.(多选)如图所示，物体在水平恒力F的作用下，从斜面底端O点沿斜面缓慢移动到A点，去掉F后，物体从A点下滑到水平面的B点停下．斜面的倾角为θ，OA的水平距离为L1，OB距离为L2，物体的质量为m，物体与水平面和斜面间的动摩擦因数都为μ，下面判断正确的是()A．物体从O移动到A，重力做的功是mgL1tanθB．物体从O移动到A，水平恒力F做的功是FL1C．物体从O移动到A和从A下滑到O克服摩擦力做的功相等D．物体从A下滑到水平面的B，克服摩擦力做的功是μmg(L1＋L2)【答案】BD【解析】物体从O移动到A，重力做的功是－mgL1tanθ，A项错误．水平恒力F做的功是FL1，B项正确．物体从O移动到A和从A下滑到O受支持力不同，摩擦力不同，克服摩擦力做的功不相等，C项错误．物体从A下滑到B的运动过程中克服摩擦力做的功为：Wf＝μmgAOcosθ＋μmgOB＝μmg(L1＋L2)，D项正确．(多选)如图所示，轻绳一端受到大小为F的水平恒力作用，另一端通过定滑轮与质量为m、可视为质点的小物块相连．开始时绳与水平方向的夹角为θ.当小物块从水平面上的A点被拖动到水平面上的B点时，位移为L，随后从B点沿斜面被拖动到定滑轮O处，BO间距离也为L.小物块与水平面及斜面间的动摩擦因数均为μ，若小物块从A点运动到O点的过程中，F对小物块做的功为WF，小物块在BO段运动过程中克服摩擦力做的功为Wf，则以下结果正确的是()A．WF＝FL(cosθ＋1)B．WF＝2FLcosθC．Wf＝μmgLcos2θD．Wf＝FL－mgLsin2θ【答案】BC【解析】小物块从A点运动到O点，拉力F的作用点移动的距离为AO的长度x＝2Lcosθ，所以拉力F做的功WF＝Fx＝2FLcosθ，A项错误，B项正确；由几何关系知斜面的倾角为2θ，所以小物块在BO段受到的摩擦力f＝μmgcos2θ，则Wf＝fL＝μmgLcos2θ，C项正确，D项错误．考点三功率的计算1．平均功率的计算(1)利用P＝Wt.(2)利用P＝Fvcosα，v为平均速度．2．瞬时功率的计算计算公式P＝Fvcosα(v为瞬时速度)计算，分三种情况：(1)若F与v的方向在一条直线上，则P＝Fv.(2)若v在F方向上的分速度为vF，则P＝FvF.(3)若F在v方向上的分力为Fv，则P＝Fvv.如图所示，四个相同的小球A、B、C、D，其中A、B、C位于同一高度h处，A做自由落体运动，B沿光滑斜面由静止滑下，C做平抛运动，D从地面开始做斜抛运动，其运动的最大高度也为h.在每个小球落地的瞬间，其重力的功率分别为PA、PB、PC、PD.下列关系式正确的是()A．PA＝PB＝PC＝PDB．PA＝PC＞PB＝PDC．PA＝PC＝PD＞PBD．PA＞PC＝PD＞PB【答案】C【解析】A做自由落体运动，C做平抛运动，竖直方向做自由落体运动，故A、C、D落地时竖直方向的速度大小相同，故落地时的功率P＝mgv相同，B沿斜面下滑，下滑到斜面底端的速度跟A落地时的速度相同，但速度方向与重力方向成一定的夹角，故功率小于A的功率，故C项正确．(2018·襄阳模拟)如图1所示，物体受到水平推力F的作用在粗糙水平面上做直线运动监测到推力F、物体速度v随时间t变化的规律如图2所示，g＝10m/s2，则()A．第1s内推力做功为1JB．第2s内物体克服摩擦力做的功为W＝2.0JC．第1.5s时推力F的功率为2WD．第2s内推力F做功的平均功率1.5W【答案】B【解析】A项，从速度时间图像中可知物体在第1s内速度为零，即处于静止状态，所以推力做功为零，故A项错误；B项，速度时间图像与坐标轴围成的面积表示位移，所以第2s内的位移为x＝12×1×2m＝1m，由速度时间图像可以知道在2～3s的时间内，物体匀速运动，处于受力平衡状态，所以滑动摩擦力的大小为2N，故摩擦力做功为Wf＝－fx＝－2×1J＝－2J，所以克服摩擦力做功2J，故B项正确；C项，第1.5s速度为1m/s，故第1.5s时推力的功率为P＝Fv＝3×1W＝3W，故C项错误；D项，在第二秒内F的功为：W＝Fx＝3×1J＝3J，所以第2s内推力F做功的平均功率为：P＝Wt＝31W＝3W，故D项错误．特别提示计算功率的注意问题：(1)要弄清楚是求平均功率还是瞬时功率．(2)计算平均功率时，应明确是哪个力在哪段时间内做功的平均功率．(3)计算瞬时功率时，应明确是哪个力在哪个时刻的功率．考点四两类机车启动问题1．两种启动方式比较两种方式以恒定功率启动以恒定加速度启动P­t图和v­t图过程分析v↑⇒F＝P（不变）v↓⇒a＝F－F阻m↓a＝F－F阻m不变⇒F不变v↑P＝Fv↑直到P额＝Fv1OA段运动性质加速度减小的加速直线运动匀加速直线运动，维持时间t0＝v1a过程分析F＝F阻⇒a＝0⇒vm＝PF阻v↑⇒F＝P额v↓⇒a＝F－F阻m↓AB段运动性质以vm匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段无F＝F阻⇒a＝0⇒以vm＝P额F阻匀速运动2.三个重要关系式(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝PF阻.(2)机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束后功率最大，速度不是最大，即v＝PFvm(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W＝Pt，由动能定理得Pt－F阻x＝ΔEk.(2018·佛山二模)(多选)如图，汽车以一定的初速度连续爬两段倾角不同的斜坡ac和cd，在爬坡全过程中汽车保持某恒定功率不变，且在两段斜面上受到的摩擦阻力大小相等．已知汽车在经过bc段时做匀速运动，其余路段均做变速运动．以下描述该汽车运动全过程v­t图中，可能正确的是()【答案】BC【解析】当在斜坡上运动时，如果开始做加速运动，根据P＝Fv可知，牵引力减小，加速度减小，当牵引力等于总阻力时，开始匀速运动，到达斜面cd后，总阻力减小，此时牵引力大于总阻力，做加速运动，速度增大，根据P＝Fv可知，牵引力减小，做加速度减小的加速运动，B项正确．同理，如果开始做减速运动，C项正确．(2018·山东模拟)(多选)有一辆新型电动汽车，总质量为1000kg.行驶中，该车速度在14～20m/s范围内保持恒定功率20kW不变．一位同学坐在驾驶员旁边观察车内里程表和速度表，记录了该车在位移120～400m范围内做直线运动时的一组数据如下表，设汽车在上述范围内受到的阻力大小不变，则()s/m120160200240280320360400v/(m·s－1)14.516.518.019.019.720.020.020.0A.该汽车受到的阻力为1000NB．位移120～320m过程牵引力所做的功约为9.5×104JC．位移120～320m过程经历时间约为14.75sD．该车速度在14～20m/s范围内可能做匀加速直线运动【答案】AC【解析】汽车最后匀速行驶，由P＝Ftv0得，Ft＝20×10320.0N＝1000N，则A项正确；汽车位移120～320m过程中牵引力做功W，由动能定理得，W－Ft·(320m－120m)＝12mvt2－12mv02，代入数得W＝2.95×105J，则B项错误；设汽车位移120～320m过程经历时间为t，W＝Pt代入数据得，t＝14.75s，则C项正确；汽车速度在14～20m/s范围内，功率不变，做变加速直线运动，则D项错误．(2018·乐山模拟)如图1所示，升降机在电动机的拉力作用下，从静止开始沿竖直方向向上运动，升降机先作匀加速运动，5s末到达到额定功率，之后保持额定功率运动．其运动情况如v­t图像如图2所示．已知电动机的牵引力的额定功率为36kW，重力加速度g取10m/s2，求：(1)升降机的总质量大小；(2)升降机在0～7s内上升的高度．【答案】(1)300kg(2)46.8m【解析】(1)最终升降机做匀速运动，牵引力F＝mg，根据P＝fvm＝mgvm得，m＝Pgvm＝3600010×12kg＝300kg.(2)当t＝5s时，速度v＝at1＝5a，牵引力F＝Pv＝360005a＝7200a，根据牛顿第二定律得，F－mg＝ma，即F＝3000＋300a，联立解得a＝2m/s2.v＝at1＝10m/s，则0～5s内的位移x1＝12at12＝12×2×25m＝25m，对5～7s内运用动能定理得，Pt2－mgh＝12mvm2－12mv2，代