2022届高考物理一轮复习功和功率学案新人教版

1、2022 高考物一轮复习第 1 功功知识点一 功1定义：一个物体受到力的作，如果_上生了一段位移，就说这个力对物 体做了功2必要因素：力和物体在_上发生的位移3物理意义：功是能量转化的_4计算公式(1)恒力 F 的方向与位移 l 的方向一致时W_.(2)恒力 F 的方向与位移 l 的方向成某一夹角 时_. 5功的正负的判断夹角0909018090功的正负W0，力对物体_功W，对物体_，也就是物体克服这个力做了_功W0，力对物体_，也就是对物体做功为零知识点二 功1定义：功与完成这些功所用_的值2物理意义：描述力对物体做_3公式：(1)_， 为间 内体做功_ (2) 为均速度则 为_率 为时速度

2、则 为_率- 1 -当力 F 和度 v 不同一直线上时，可以将力 F 解或者将速度 v 分解思考辨析(1)运动员起跳离地之前，地面运动员做正功( )(2)作用力做正功时，其反作用一定做负功( (3)静摩擦力不可能对物体做功 )(4)重力做功和摩擦力做功都与体运动的路径无关 )(5)相互垂直的两个力分别对物做功为 3 两个力的合力做功为 5 J ) (6)机车发动机的功率 P， 牵引力，并非机车所受的合力( )(7)汽车上坡时换成低挡位，其的是减小速度以便获得较大的牵引力( )教材改编人教版必修 2P T 改多)位质量 m60 kg 的雪运动员从高 m 的坡自 由下滑，如果运动员在下滑过程中受到

3、的阻力 50 N，坡的倾角 30重力加速度 取 10 m/s，动员滑至坡底的程中，关于各力做功的情况，下列说法正确的( ) A重力做功为 6 000 JB阻力做功为 1 000 JC支持力不做功D各力做的总功为零考点一 判断功的正负自主演练方法一：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多维练透1多选)如图所示，光滑斜面在水平面上，斜面上用固定的竖直挡板挡住一个光滑的小球当整个装置沿水平面向左做减速运动的过程中，关于小球所受各力做功情况的- 2 -说法中正确的是( )A重力不做功B斜面对球的弹力一定做

4、负功C挡板对球的弹力一定做负功D球所受的合力对球一定做正2如图所示，用电梯将两箱相的货物从一楼运送到二楼，其中图甲是用扶梯台式电梯 运送，图乙是用履带式自动电梯运送，假设两种情况下电梯都是匀速地运送货物，下列说法 正确的是 )A两种情况下电梯对货物的支力都对货物做正功 B图乙中电梯对货物的支持力货物做正功C图甲中电梯对货物的支持力货物不做功D图乙中电梯对货物的支持力货物不做功3.人造地球卫星在椭圆轨道上运，由图中的 a 点动到 点过程中，以下说法正确 的是( )A万有引力对卫星一直做正功B万有引力对卫星一直做负功C万有引力对卫星先做正功，做负功D万有引力对卫星先做负功，做正功4.如图所示，两个

5、质量相同的小 A、B 固定在一轻杆的两端，绕一固定转轴 从水平位 置由静止释放，当杆到达竖直位置时，设杆对 A 做为 W ，对 B 做功为 W ，则( ) A 0 0 0，W 0 C 0， 0 D 0 - 3 -考点二 恒做功的计算师生共研1恒力做功的计算方法恒力做功的计算要严格按照公式 Wcos 进行应先对物体进行受力分析运动分 析，确定力、位移及力与位移之间的夹角，用 Flcos 直接解或利用动能定理求解2合力做功的计算方法方法一：先求合力 F ，用 W F l 求功 方法二：先求各个力做的功 W ，再利用 W W 求合力做的功 题型 1|恒力做功的计算例 1 (多选如所示，一个质量 2.

6、0 kg 的物放在倾角为 37固定斜面上， 现用 F30 N、平行于斜面的力物体使其由静止开始沿斜面向上运动已知物体与斜面之间 的动摩擦因数 0.50斜面足够长，g 取 10 m/s，sin 370.60，cos 370.80.物 体运动 s 后，于各力做功情况，下列说法中正确的( )A重力做功为120 JB摩擦力做功为 JC拉力做功为 100 JD物体所受的合力做功为 100 题型 2|恒力做功与运动图象的综例 2 (多选质为 2 kg 物体沿水平面向右做直线运动0 时刻受到一个水平向 左的恒力 F如甲所示水平向右为正方向此物体的 v t 象如图乙所示g 取 10 m/s， 则 )A物体与水

7、平面间的动摩擦因 0.5 B10 s 内恒 F 对物做功 102 JC10 s 末物在计时起点位置侧 2 m 处- 4 -D10 s 内物克服摩擦力做功 34 J 题型 3|摩擦力做功问题例 3 2021四川宜宾模拟(多选如图所示，质量 m10 kg 和 20 kg 的 、 两块， 叠放在光滑水平面上，其中物块 A 通处水平方向的轻弹簧与直墙壁相连，初始时刻， 弹簧处于原长状态，弹簧的劲度系数 k250 N/m.现水平力 F 作用在物块 B 上，其缓慢地向墙壁移动，当移动 40 cm 时两物块间开始相对滑动，下列说法中正确的( ) A在相对滑动前，B 受的摩擦力保持不变B在相对滑动前，物块 A

8、 受的摩擦力对物块 A 不功C在相对滑动前，力 F 做的功等于弹簧增加的性势能D开始相对滑动时，力 F 的小等于 100 N练 1 (多选如所示物在平恒力 F 的作用下从面底端 点斜面缓移动到 A 点，去掉 后，体从 A 点滑到水平面的 点停斜面的倾角为 ， 的平距离为 L ， 距离 L ，物体的质量为 m，物体与水平和斜面间的动摩擦因数都为 ，下面判断 正确的是 )A物体从 O 移动 ，重力做的功是 mgL tan B物体从 O 移动 ，水平恒力 F 做功是 FLC物体从 O 移动 A 和 A 下到 O 克服擦做的功相等D物体从 A 下滑水平面的 B克服摩擦力做的功是 mg(L ) 练 2

9、2020江西南昌十中期 年 12 月 31 日，某校举办了“庆元旦迎新年”活 动，师生游戏互动环节中，“袋鼠跳”是其中一项很有趣的运动如图所示，一位质60kg 的师参加“袋鼠跳”游戏，全程 ，假设该老师从起点到终点用了相同的 10 跳， 一次跳起后，重心上升的最大高度为 h0.2 m忽略空气阻力 取 10 m/s，下列说法正确- 5 - 的是( )A该老师从起点到终点的时间能是 sB该老师从起点到终点的时间 sC该老师起跳时，地面对该老做正功D该老师每跳跃一次克服重力功约 60 题后反思(1)重力、弹簧弹力、电场力做与位移有关，与路径无关(2)滑动摩擦力、空气阻力做功路径有关(3)摩擦力做功有

10、以下特点单个摩擦(包括静摩擦力和滑动摩擦)可以做正功，也可以做负功，还可以不做功 相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零；相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和不为零，且总为负值相互作用的一对滑动摩擦力做功过程中会发生物体间机械能的转移和机械能转化为内 能，内能 QF 考点三 功率的分析和计算多维探究题型 1|对功率公式 和 P 的解例 4 关公式 P 和 P 的说法正确的( )A由 知只要知道 W 和 t 就可出任意时刻的功率B由 只求某一时刻的瞬时功率C由 知随着汽车速度的增大，它的功率也可以无限制增D功率是表示做功快慢的物理，而不是表示做功多少的物理量 题型 2| 平均功率的计算方法(

11、1)利用 .(2)利用 ，其中体运动的平均速度 为力例 5 2020山东潍坊市联图所示为某举重运动员在 0.5 s 内支撑到起立将杠铃 举起过程中拍摄的两张照片，杠铃的质量为 ，已知照片中杠铃的实际直径是 40 cm，- 6 -根据照片可算出该运动员在上述过程中对杠铃做功的平均功率约( 取 10 m/s)( ) A500 W B800 W C1 W 1 800 题型 3|瞬时功率的计算方法(1)利用公式 Pcos ，其中 为 t 时的时速度(2) ，中 v 为物体的度 v 力 F 方上的分速度 F(3) ，中 F 为物体受到的外力 F 在度 v 方向上的分力 v例 6(多选在训练运动员奔跑中肢

12、向后的蹬踏力量时一种方法是让运动员腰部系绳 拖着汽车轮胎奔跑，如图所示，在一次训练中，运动员腰部系着不可伸长的轻绳拖着质量 m11 kg 的轮从静止开始沿着直的跑道加速奔跑5 s 后轮胎从轻绳上脱落，轮胎运动的 v 象如图乙所示空阻力知绳与地的夹角为 37 sin 37 37 0.8， 取 10 m/s.下列说法正确的是( )A轮胎与水平面间的动摩擦因 0.25B绳子拉力的大小为 70 NC在 07 s 内轮胎克服摩擦力做功为 1 400 J D在 2 s 时绳子拉力的瞬时率为 224 W练 据道：我国一家厂商制了一种特殊的手机，在电池电能耗尽时，摇晃手(如 图所示，可产生电能维持通话，摇晃手

13、机的过程是将机械能转化为电能，如果将该手机摇 晃一次，相当于将 100 g 的物高 20 cm，若每秒摇两次，则摇晃手机的平均功率( 取 10 m/s)( )A0.04 W B0.4 W C4 D40 - 7 -练 4 如所示是具有更高平台消防车，具有一定质量的伸缩臂能够在 5 min 内使承载 4 人登高平(人连同平台的质量为 400 上升 60 m 到灭火位置，此后，在登高平台 上的消防员用水炮灭火，已知水炮的出水量为 m/min水离开炮口时的速率为 20 m/s， 用于( )A水炮工作的发动机输出功率 110 B水炮工作的发动机输出功率 410 C水炮工作的发动机输出功率 2.410 D

14、伸缩臂抬升登高平台的发动输出功率约为 800 W考点四 机的两种启动模型多维探究模型一 以定功率启动 (1)动态过程(2)这一过程的 P t 图象 t 图象图所示：例 7 2020天津卷，多选)兴号动车在世界上首次实现速度 350 km/h 自动驾驶功 能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果一列质量为 m 的车，初速度为 ，恒定功率 在平直轨道上运动，经时间 t 达该功率下的最大速度 v ，动车行驶过程所受- 8 -1 12 2 2 1 12 2 2 到的阻力 F 持不变动车在时间 内 ) A做匀加速直线运动B加速度逐渐减小C牵引力的功率 FvD牵引力做功 W m m 0模型二 以定加速

15、度启动(1)动态过程(2)这一过程的 P t 图象 t 图象图所示：例 8 多)发动机额定功率为 80 kW 的汽车，质量为 210 ，在水平路面上行驶时汽 车所受摩擦阻力恒为 410 N若汽车在平直公路上以额定功率启动，则下列说法中正确的 是 )A汽车的加速度和速度都逐渐加B汽车匀速行驶时，所受的牵力为零C汽车的最大速度为 20 m/sD当汽车速度为 5 m/s 时其速度为 m/s【考法拓展 1】 在【例 8】若汽车从静止开始以恒定的加速度做匀加速直线运动， 其加速度为 2 m/s，汽车的出功率达到额定功率后，保持功率不变直到汽车匀速运动， 求：(1)汽车匀加速运动的时间(2)汽车启动后第

16、2 s 末时动的实际功率- 9 -1 1 【考法拓展 2】 在【例 8】若汽车以恒定的功率驶上倾角为 30的斜坡，已知汽车 在斜坡上行驶时所受的摩擦力是在平直路面上的 0.75 ，重力加速度 g 取 10 m/s，汽车 在斜坡上能达到的最大速度练 5 一小车原先在平直公路做匀速直线运动，从某时刻起，小车所受到的牵引力 F 和阻力 F 时间 的变化规律如图所示，则下列选项符合作 用在小车上的牵引力的功率随时间变化规律的( )练 6 2020山东二联某一赛车在平直公路上以恒定功率加速启动加速度 a 与度的倒数 的系图象如图所示，已知运动过程中赛车与路面间的阻力恒定不变，则赛车在加速过程中可以通过图

17、象计 算出的数据( )A赛车从启动到达到最大速度时间B加速过程能达到的最大速度C赛车发动机的输出功率D赛车与路面间的阻力题后反思- 10 - min g2 3 g4 min g2 3 g4 B.C.D.机车启动的建模技巧(1)无论哪种启动过程，机车的大速度都等于其匀速运动时的速度，v (F F阻中 为最小牵引力，其值等于阻力 F ) (2)机车以恒定加速度启动的运过程中加速过程结束时率最大速度不是最大， 即 0；对于 球，于 A、 组的统机械能不变， 的械能减小，故杆对 做负功， 0.- 14 -合 定 律 a得 5.0 ， 合 定 律 a得 5.0 ， at1 1 11 1答案：例 1 解物

18、在斜面上运动时受到重力、拉力、摩擦力和支持力作用，根据牛顿第二 1 2得，物体在 2 s 内位移为 52 m10.0 ，重力做功 xsin 37210100.6 J ，项 2A 正确；拉力做的功为 J300 ，选项 C 错误；摩擦力做功为 WF F x mgcos 37 J80 J项 B 正持力做功 cos 900，合外力做的功 WW W F 300 J120 J80 J100 J，选项 D 正确 答案：例 2 解：物体向右做匀减直线运动的加速度为 a ，则 v 图得加速度大小a 2 m/s，向与初速度方向相反，设物体向左做匀加速直线运动的加速度为 a ，则由 v 图象得加速度大小 a 1 m

19、/s，向与初速度方向相反，根据牛顿第二定律得ma ， F ，得 F3 N，0.05，故 A 错误；根据 t 象与横轴所围成的面积表示位移得， 48 m m2 m，负号表示物体在起点的左侧，则 10 s 内恒力 F 2 2对物体做功 W32 J ，故 错， 正；10 内物体克服摩擦力做功 W 0.0520( 8 + 6 6) J34 J，故 D 正2 2答案：例 3 解着物块的缓慢动发生压缩形变时对 A 产一个水平向右的弹力， 使 对于 有右滑动的趋势， 给 A 一水平向左的静摩擦力，根据牛顿第三定律可知， A 给 一个水平向右的静摩擦力，因缓慢移动时块处于动态平衡状态，则有 ， 故在相对滑动前

20、的过程中 受到的摩擦力一直在增大，选项 A 错；因物块 所摩擦力向 左，位移也向左，故物块 A 受到的摩擦力对物块 A 做功，选项 B 错；在相对滑动前，力 对物块 B 做的通过静摩擦力做功实现能量的转移，变成克服弹簧的弹力做的功，故力 F 做 的功等于弹簧增加的弹性势能，选项 正确两物块开始相对滑动时处于临界状态，物块 和 受力平衡，此时力 F 的大等于弹簧的弹力的大小，即 F2500.4 N100 N， 选项 D 正答案：练 1 解：体从 O 移到 ，重力做的功是 tan ，A 项误水平恒力 做的功是 ，B 项正物体从 O 移到 A 和 A 下滑 O 支持力不同，摩擦力不同，克服 摩擦力做

21、的功不相等C 项误物体从 A 下到 B 的动过程中克服摩擦力做的功为mgAOcos mg L )，D 项正 答案：练 2 解：题考查竖直上抛动和功该老师跳起后在竖直方向上做竖直上抛运动，- 15 -1 2 2 0 .F 0.42 1 2 2 0 .F 0.42 410 10601 1 由 gt 2可得，上升时间 g 10s0.2 s，下落时间与上升时间等，即每次在空中运动的时间为 t 0.4 s，跃 10 次在中运动的总时间为 ，从起点到终点的时间一定大于 4 s 正， 错；老师起跳时，地面对该老师的支持力作用点没有竖直方向的 位移，没有对其做功，该老师是通过对自身做功，将生物质能转化为机械能

22、 错；由做功 公式可得 Wmgh60100.2 J120 J，该老每跳跃一次克服重力做功约 120 J，D 错误答案：例 4 解：用公式 ，知道 和 t 只计算平均功率，选项 A 错；当恒做功时，公式 Fv 的 为瞬时度时，求的是瞬时功率，当 v 为均速度时，求的是平均功 率，选项 B 错误因为汽车的速度 v 不能无限制增大，汽车的功率也不能无限制增大，选项C 错误；功率是表示做功快慢而不是表示做功多少的物理量，选项 D 正答案：例 5 解：先估测杠铃被举起的高度根据图中提供的信息比照估算举起的高度为 5565 cm.由 公式 P 、mgh 知，对杠铃做功的平均功率为 100W1 300 ，故

23、选项 C 符题意答案：例 6 解：题图乙知 a 2 m/s， m/s， F cos 37(mg sin 37) ，ma ，由以上两式解得 0.5，70 N，故 A 错B 确；前 5 s 轮胎克 服摩擦力做功 ( sin 37) 850 ，后 2 s 轮克服摩擦力做功 W mgl 550 J，故 W 1 400 J，项 C 正； 时 P Fv cos 37224 ，选项 D 正 答案：练 3 解：晃手机一次做的 0.2 J，所以摇晃手两次做的功为 0.4 J 所以平均功率的大小 W0.4 ，故 项正 1答案：练 4 解伸臂抬升登高平台的发动机输出功率为设备克服重力的功率连平台上升时，功率为 W8

24、00 W由于伸缩臂也具有质量，在平台上升过程中， 560发动机也需对伸缩臂做功， 故际功率大于 800 ，选项 错在一秒钟内，从火炮中喷 出的水的质量为 m10 kg，炮工作时发动机输出能量转化为水炮喷出水20的机械能水炮中喷出的水的重力势能为 501060 310 J，水的动能为 mv2- 16 -位 移为 x，由动能定理得 WFx ，牵引力所做的功为位 移为 x，由动能定理得 WFx ，牵引力所做的功为 ，2 2 2 2 2 2 2 2 3 3 牵 m J，所以 1 秒钟水炮喷出的水增加的机械能为 410 J，所以水炮工作的发动机输 出功率为 410 W，选项 B 正确、C 误答案：例 7

25、 解由动车以恒定功率启动，则由 PF v 可知车的速度增大则引力减小，由牛顿第二定律 得车的加速度逐渐减小A 错B 确；当动车的加速度为零时，即牵引力等于阻力时，动车的速度最大，即 ，C 正；设动车在时间 内1 1 1 1 0 0D 错答案：例 8 解： P，F 可，在汽车以额定功率启动的过程中F 逐渐小，汽车的加速度 a 逐渐减小，但速度逐渐增加，当匀速行驶时F ，时加速为零，速度达到最大值，则 v 8010 410m/s20 ， A 错C 正；当汽车速度为 5 m/s 时，由牛顿第二定律得 ，解得 6 ， D 正答案：考法拓展 1 解：(1)汽车匀加直线运动过程，由牛顿第二定律得F ma

26、解得：FN由 得汽车匀加速直线运动的最大速度为：v 10 m/st 5 s(2)2 s 末汽的速度vat4 m/s2 s 末车的实际功率：P3.210 W32 kW答案： s (2)32 kW考法拓展 2 解：当汽车在斜上匀速运动时速度最大，则：Fsin 30 0解得： N由 得： 6.2 m/s答案： 练 5 解若车开始以初速度 v 做速运动时刻起根据牛顿第二定律并结合题图知，加速度恒为 a ，度 v ，则牵引力的功率 at，即功 率与时间为一次函数关系，选项 C 正确A、B、D 错误答案：- 17 -1 1 1 1 12 1mgk 2 22mg 2m gk k 2 22m g1 6 F 2 mg2 1 1 1 1 12 1mgk 2 22mg 2m gk k 2 22m g1 6 F 2 mg2 W d d 练 6 解 图象可知到最大速度前加度一直变化车做变加速直线运动，v不能用运动学公式求时间，且不知道运动位移，故赛车从启动到达到最大速度的时间无法求 出，选项 A 错；由 图象知a0 时 0.01 sm，加速过程能达到的最大速度v v为 100 m/s，选项 B 正；对赛进行受力分析，赛车受重力、支持力、牵引力和摩擦力，根 据牛顿第二定律有 Fma，其中 ，联立整理得 ，结合 a 图象可知，图v m v v线的斜率 k m4ms 001sm