第05讲功与功率功能关系（讲义）（解析版）.docx

第05讲功与功率功能关系目录考点一功和功率4真题研析规律探寻.4核，WK炼61 .各种力的做功特点62 .变力做功的分析和计算6一题型特训命7考点二机车及启动问题11真题研析规律探寻H核心凝炼考向探究121 .基本思路122 .以恒定功率启动123 .以恒定加速度启动13题型特训.命题预涌u考点三动能定理的理解和应用16真题研析规律探寻.16核心提炼考向探究191 .动能定理的进一步理解及简单应用192 .应用动能定理解题的一般步骤193 .应用动能定理解决多过程问题19题型特训.命题预测20考点四功能关系的理解和应用24真题研析规律探寻24核心提炼考向探究261 .功能关系的理解262 .常见力做功与能量变化的关系26一题型特训.命题侬I考点要求考题统计功和功率2023重庆统考高考真题、2023山西统考高考真题、2023辽宁统考高考真题、2023江苏统考高考真题、2023广东统考高考真题、2023北京统考高考真题、2022浙江统考高考真题、2022福建高考真题、2021浙江统考高考真题、2021浙江高考真题、2021山东高考真题、2021北京高考真题机车及启动问题2023天津统考高考真题、2023山东统考高考真题、2023山东统考而考真题、2023湖北统考高考真题、2022浙江统考高考真题、2021重庆高考真题、2021湖南高考真题动能定理的理解和应用2023山西统考高考真题、2023江苏统考高考真题、2023湖南统考高考真题、2022浙江统考高考真题、2022全国统考高考真题、2022江苏高考真题、2022福建高考真题、2021全国高考真题、2021全国高考真题、2021辽宁统考高考真题、2021湖南高考真题、2021湖北统考高考真题功能关系的理解和应用2023统考高考真题、2022广东高考真题、2021北京高考真题考情分析【命题规律及方法指导】1 .功和功率方面不单单考本身知识，还会与电学，能量转化结合一起考察；动能、动能定理、功能关系也不单单会考本身知识，通常与匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动甚至与后面的电学结合起来进行综合考核2 .常用方法：微元法、函数法、图像法、比较法、极限法；理解过程与状态、过程量与状态量。3 .常考题型：选择题，计算题.【命题预测】1 .本专题属于重点、热点、难点内容；2 .高考命题考察方向功的考察：各种力（重力（与路径无关）、弹力（变力做功）、摩擦力（涉及能量的转化）的做功特点及计算动能定理的考察：a、物体受恒力在单一过程中的初末动能计算；b、利用动能定理计算变力做功；C、物体在力（恒力、变力、多个力，各力作用不同阶段）作用下经历多个过程的动能变化；功能关系：各种力做功与对应能量的转化问题考点一功和功率真题研析规律探寻1. （2023北京统考高考真题）如图所示，一物体在力尸作用下沿水平桌面做匀加速直线运动。己知物体质量为加，加速度大小为小物体和桌面之间的动摩擦因数为"，重力加速度为g,在物体移动距离为X的过程中（）m7777777z77777½77777777A,摩擦力做功大小与厂方向无关B.合力做功大小与厂方向有关C.尸为水平方向时，尸做功为小”D.尸做功的最小值为加办【考向】各种力的做功特点【答案】D【详解】A.设力F与水平方向的夹角为。,则摩擦力为=4（mg-尸Sine）,摩擦力的功叼=-尸Sine）X,即摩擦力的功与F的方向有关，选项A错误；B.合力功W=七R=三x,可知合力功与力F方向无关，选项B错误；C.当力F水平时，则尸二"以+卬咫，力F做功为WF=FX=（"+W"g）x,选项C错误；D.因介外力功为max大小一定，而合外力的功等于力F与摩擦力f做功的代数和，而当ESin，=火时，摩擦力f=0,则此时摩擦力做功为零，此时力F做功最小，最小值为max,选项D正确。故选D。2. （2021山东高考真题）如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴。转动，另一端与质量为机的小木块相连。木块以水平初速度出发，恰好能完成一个完整的圆周运动。在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为（）A遮b.迎C.皿D.皿2L4兀L8兀L16L【考向】摩擦力做功的特点【答案】B【详解】在运动过程中，只有摩擦力做功，而摩擦力做功与路径有关，根据动能定理-广2北=0-3机4，可得摩擦力的大小人察。故选B。3. （2023广东统考高考真题）（多选）人们用滑道从高处向低处运送货物.如图所示，可看作质点的货物从!圆弧滑道顶端尸点静止释放，沿滑道运动到圆弧末端。点时速度大小为6nVs°已知货物质量为20kg,滑道高度为4m,且过。点的切线水平，重力加速度取IOmzS2。关于货物从2点运动到。点的过程，下列说法正确的有（）B.克服阻力做的功为443C.经过。点时向心加速度大小为9ms2D.经过。点时对轨道的压力大小为380N【考向】重力做功变力做功【答案】BCD【详解】A.重力做的功为%="gi=800J,A错误；B.卜滑过程据动能定理可得-叱=3根,，代入数拉所得，克服阻力做的功为W>440J,B正确;C.经过。点时向心加速度大小为a=支=9ms2,C正h确；D.经过。点时，据牛顿第二定律可得F-mg=,w,解得货物受到的支持力大小为尸=380N,据牛顿第二定律可知，货物对轨道的压力大小为380N,D正确。故选BCD。4. （2021北京高考真题）如图所示，高速公路上汽车定速巡航（即保持汽车的速率不变）通过路面abed,其中外段为平直上坡路面，儿段为水平路面，M段为平直下坡路面。不考虑整个过程中空气阻力和摩擦阻力的大小变化。下列说法正确的是（）bcA.在岫段汽车的输出功率逐渐减小B.汽车在时段的输出功率比be段的大C.在段汽车的输出功率逐渐减小D.汽车在Cd段的输出功率比从段的大【考向】功率【答案】B【详解】AB.在ab段，根据平衡条件可知，牵引力K=MgSin。+/,所以在ab段汽车的输出功率A=K也不变，在be段牵引力居=/,be段的输出功率6=居"耳，故A错误B正确；CD.在Cd段牵引力Fy=f-mgsnt汽车的输出6=弱丫<乙，在Cd段汽车的输出功率不变，且小于be段，故CD错误。故选B。核心提炼考向探究1.各种力的做功特点1）重力、弹簧弹力、电场力做功与位移有关,与路径无关.2）滑动摩擦力、空气阻力、安培力做功与路径有关.3）摩擦力做功有以下特点对静摩擦力所做功的代数和总等于零；一对滑动摩擦力做功过程中会发生物体间机械能的转移，做功的代数和总是负值，差值为机械能转化为内能的部分，也就是系统机械能的损失量，损失的机械能会转化为内能,内能Q=RxM；两种摩擦力对物体都可以做正功，也可以做负功，还可以不做功.【技巧点拨】三步求解相对滑动物体的能量问题正确分析物体的运动过程，做好受力分析.利用运动学公式，结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系，求出两个物体的相对位移.代入公式。对位移计算，若物体在传送带上做往复运动，则为相对路程Q=/$相对路程,2.变力做功的分析和计算1）“微元法”求变力做功：将物体的位移分割成许多小段,因小段很小,每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力,这样就将变力做功转化为在无数多个无穷小的位移上的恒力所做功的代数和,此法适用于求解大小不变、方向改变的变力做功.【举例】质量为切的木块在水平面内做圆周运动，运动一周克服摩擦力做功Wf=F-x+Frk×2+尸rx3+=Ft<x+jq+-3÷.）=R2tR2） “图像法”求变力做功：在Fx图像中,图线与X轴所围“面积”的代数和就表示力尸在这段位移内所做的功,且位于X轴上方的“面积”为正功,位于X轴下方的“面积”为负功,但此方法只适用于便于求图线与X轴所围面积的情况（如三角形、矩形、圆等规则的几何图形）.【举例】一水平拉力拉着一物体在水平面上运动的位移为耶，图线与横轴所围面积表示拉力所做的功，Ox x3） “平均力”求变力做功：当力的方向不变而大小随位移线性变化时,可先求出力对位移的平均值F="彳K,再由W=同cos。计算,如弹簧弹力做功.【举例】弹力做功，弹力大小随位移线性变化，取初状态弹力为0,则W=无2224）应用动能定理求解变力做功：在一个有变力做功的过程中，当变力做功无法直接通过功的公式求解时,可用动能定理W变+W恒=&n-；?也2,物体初、末速度己知，恒力做功WM可根据功的公式求出，这样就可以得到W攵=品也2品力2_卬忸，就可以求出变力做的功了.【举例】用力尸把小球从4处缓慢拉到B处，尸做功为Wf,则有：Wf.+Wg=OnWr-mgKl-cos）=OnVVF=mg1（1-cos）OmB5）等效转换法求解变力做功：将变力转化为另一个恒力所做的功。（hh、【举例】恒力尸把物块从A拉到8,绳子对物块做功W=F-ISlnasnpJJ¾rXX.-LAB题型特训*命题预测A. 0.2JC. 0.8J1. （2024河南校联考模拟预测）如图所示，水平圆盘桌面上放有质量为（Hkg的小铁碗A（可视为质点），一小孩使圆盘桌面在水平面内由静止开始绕过圆盘中心。的轴转动，并逐渐增大圆盘转动的角速度，直至小铁碗从圆盘的边缘飞出，飞出后经过02s落地，落地点与飞出点在地面投影点的距离为80cm。若不计空气阻力，该过程中，摩擦力对小铁碗所做的功为（）B.0.4JD.I.6J【答案】C【详解】小铁碗K出后做平抛运动，由平抛运动规律可得V=',解得v=4ms,小铁碗由静止到K出的过t程中，由动能定理有W=gm,故摩擦力对小铁碗所做的功W=O.8J.,故选C。2. （2023海南校联考一模）如图所示，用一个大小不变的力尸拉着滑块（视为质点）使其沿半径为R的水平圆轨道匀速运动半周，若力尸的方向始终与其在圆轨道上作用点的切线成60。夹角，则力产做的功为（）A.B.2FRC.FRD.FR2【答案】A【详解】将力产分解为切线方向和径向方向两个分力，其中径向方向始终与速度方向垂直，不做功，切线方向分力始终与速度方向相同，则滑块匀速运动半周，力尸做的功为W=尸COS60。NR=WK,2故选A。3. （2023贵州黔东南校考模拟预测）如图，一侧有竖直挡板的足够长的实验台固定在地面上，台面水平且光滑。质量均为m=04kg的甲、乙两小球用一根劲度系数为4=20Nm的轻质弹簧拴接在一起，小球乙与竖直挡板接触（不固定），用力推压小球甲使弹簧压缩，弹簧压缩量为Xl=O2m时锁定小球甲。现解除对小球甲的锁定，同时给小球甲施加一个水平向左的外力F,使小球甲由静止开始向左以=10ms2的加速度做匀加速直线运动，当小球乙刚要离开竖直挡板时撤掉外力凡有关甲、乙两小球的运动情况的判断，下列说法正确的是（）甲乙A.外力厂的最大值为q =6N>05il