2023版高考物理一轮总复习专题5机械能热点专题系列3攻克功能类图像的应用课件

热点专题系列三攻克功能类图像的应用必备知识·深悟固基1．与能量有关的图像所围“面积”或“斜率”的含义(1)F－t图像：由公式I＝Ft可知，F－t图线与t坐标轴围成的面积表示物体受到的冲量．(2)F－x图像：由公式W＝Fx可知，F－x图线与x坐标轴围成的面积表示力所做的功．(3)P－t图像：由公式W＝Pt可知，P－t图线与t坐标轴围成的面积表示力所做的功．(4)Ek－x图像：由动能定理可知，Ek－x图线的斜率表示合外力．(4)E－x图像：由功能原理可知，E－x图线的斜率表示除重力外的合外力2．解决功能图像问题的基本步骤综合类型一与变力有关的图像问题例1

如图甲所示，一质量为4kg的物体静止在水平地面上，让物体在随位移均匀减小的水平推力F作用下开始运动，推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5(g取10m/s2)，则下列说法正确的是

(

)【答案】B

变式1如图所示，图线表示作用在某物体上的合力随时间变化的关系，若物体开始时是静止的，那么 (

)A．从t＝0开始，5s内物体的动能变化量为零B．在前5s内只有第1s末物体的动能最大C．在前5s内只有第5s末物体的速率最大D．前3s内合外力对物体做的功为零【答案】D

【解析】由图像可知0～1s的合外力的大小是1～5s的合外力的大小的2倍，所以加速度大小的关系也是2∶1，物体的运动状态可描述为0～1s物体做匀加速运动到速度最大，3s末减速到零，5s末反向加速到最大，因此5s内动能变化量不为零，A错误；第1s末和第5s末物体的动能和速率一样大，B、C错误；3s末减速到零，所以前3s内合外力对物体做的功为零，D正确．综合类型二

功或功率的图像问题例2

(2021年聊城模拟)北京2022年冬奥会跳台滑雪比赛在张家口赛区的国家跳台滑雪中心进行，将一共产生5枚金牌，跳台由助滑道、起跳区、着陆坡、停止区组成，如图所示．跳台滑雪运动员在助滑路段获得高速后从起跳区水平飞出，不计空气阻力，起跳后的飞行路线可以看作是抛物线的一部分，用Δv、E、Ek、P表示运动员在空中运动的速度变化量、机械能、动能、重力的瞬时功率大小，用t表示运动员在空中的运动时间，下列图像中可能正确的是(

)【答案】D

变式2

(多选)放在粗糙水平地面上质量为0.8kg的物体受到水平拉力的作用，在0～6s内其速度与时间的关系图像和该拉力的功率与时间的关系图像分别如图甲、乙所示．下列说法中正确的是 (

)A．0～6s内拉力做的功为140JB．物体在0～2s内所受的拉力为4NC．物体与粗糙水平地面间的动摩擦因数为0.5D．合外力在0～6s内做的功与0～2s内做的功相等【答案】AD

综合类型三与动能有关的图像问题例3

(2021年东北师大附中模拟)(多选)在未知方向的恒力F作用下，一质量为1.0kg的物体以一定的初速度在光滑水平面上做直线运动，物体的动能Ek随位移x变化的关系如图所示(g取10m/s2)．由上述条件可知

(

)A．力F的最小值为2.5NB．力F不可能大于10NC．物体运动过程中的加速度大小无法求出D．物体在运动过程中在任意位置力F的功率是可以求出的【答案】AD

变式3质量m＝1kg的物体，在水平拉力F(拉力方向与物体初速度方向相同)的作用下，沿粗糙水平面运动，经过位移为4m时，拉力F停止作用，运动到位移为8m时物体停止运动，运动过程中Ek－x的图线如图所示．g取10m/s2，求：(1)物体的初速度大小；(2)物体和水平面间的动摩擦因数；(3)拉力F的大小．(3)物体从开始运动到位移为4m这段过程中，受拉力F和摩擦力Ff的作用，合力为F－Ff，根据动能定理有(F－Ff)x1＝Ek－Ek0，解得F＝4.5N．其中线段AB与纵轴平行，线段BC的延长线过原点，速度增加到vC＝30m/s后运动员做匀速运动，并且此时游艇的功率为额定功率，已知该运动员与滑板的总质量m＝50kg，整个加速过程用时t＝7s，并且在整个过程中该运动员与滑板受到的阻力恒定，若游艇功率的50%用来牵引该运动员，重力加速度g取10m/s2，由题中的已知条件可求出(

)A．该游艇的额定功率B．该运动员速度为10m/s时的加速度大小C．整个过程运动员与滑板所受阻力做的功D．BC段时间内的位移【答案】ABCD变式4

某中学生对刚买来的一辆小型遥控车的性能进行研究．他让这辆小车在水平地面上由静止开始沿直线轨道运动，并将小车运动的全过程通过传感器记录下来，通过数据处理得到如图所示的v－t图像．已知小车在0～2s内做匀加速直线运动，2～11s内小车牵引力的功率保持不变，9～11s内小车做匀速直线运动，11s末开始小车失去动力而自由滑行．已知小车质量m＝1kg，整个过程中小车受到的阻力大小不变，试求：(1)在2～11s内小车牵引力的功率P的大小；(2)小车在2s末的速度vx的大小；(3)小车在2～9s内通过的距离x．综合类型五与机械能有关的图像问题例5

(多选)如图甲所示，已知一足够长斜面的倾角为α＝37°，小滑块以一定的初速度从斜面底端沿斜面向上运动，选斜面底端为参考平面，小滑块从底端上升到最大高度的过程中，物体的机械能E随高度h的变化如图乙所示．g取10m/s2，已知sin37°＝0.6，cos37°＝0.8．则

(

)

A．小滑块与斜面间的动摩擦因数μ＝0.25B．小滑块的质量m＝2kgC．小滑块回到底端的动能Ek＝20JD．小滑块上下整个过程中机械能转化为内能为10J【答案】AC

变式5如图甲所示，在倾角为θ的粗糙斜面上，有一个质量为m的物体在沿斜面方向的力F的作用下由静止开始向下运动，物体与斜面之间的动摩擦因数为μ，物体的机械能E随位移x的变化关系如图乙所示．其中0～x1过程的图线是曲线，x1～x2过程的图线为平行于x轴的直线，重力加速度为g，则下列说法中正确