2021屆高考物理一輪復(fù)習(xí)第六章機(jī)械能及其守恒定律第23講功功率教學(xué)案新人教版

1、第六章機(jī)械能及其守恒定律 研讀考綱明方向考綱要求復(fù)習(xí)指南內(nèi)容要求考情分析：近幾年高考對該部分內(nèi)容的考查有所加強(qiáng)，單獨(dú)命題往往以選擇題形式出現(xiàn)，難度偏大。要求較高，綜合命題的概率幾乎是80%以上，是重點(diǎn)考查的內(nèi)容之一。命題趨勢：從近幾年高考題目來看，這部分內(nèi)容有所側(cè)重，所以在2021年出現(xiàn)綜合計算題的可能性較大，這部分內(nèi)容很容易和曲線運(yùn)動、電磁學(xué)等內(nèi)容結(jié)合，與生產(chǎn)生活和現(xiàn)代科技相結(jié)合進(jìn)行命題，在復(fù)習(xí)中應(yīng)側(cè)重對基礎(chǔ)知識的理解和應(yīng)用。功和功率動能和動能定理重力做功與重力勢能功能關(guān)系、機(jī)械能守恒定律及其應(yīng)用實(shí)驗(yàn)五：探究動能定理實(shí)驗(yàn)六：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律重讀教材定方法1p58功的表達(dá)式wflcos中的l

2、指什么？指什么？提示：l指的是物體的位移；指的是力和位移方向的夾角。2p59總功怎樣計算？提示：幾個力對物體做的總功等于各個力分別對物體所做功的代數(shù)和，也就是這幾個力的合力對物體所做的功。3p61汽車上坡時，應(yīng)該減小速度還是增大速度？提示：汽車上坡時需要較大的牽引力，發(fā)動機(jī)的功率pfv，牽引力f要增大，則需要減小速度v。4p63問題與練習(xí)t3。提示：錯在前提條件不同，分析時首先要控制變量。5p64“重力做的功”一段，重力做功有什么特點(diǎn)？提示：與物體運(yùn)動的路徑無關(guān)，只與物體運(yùn)動的起點(diǎn)和終點(diǎn)位置有關(guān)。6p65重力勢能的正負(fù)表示大小嗎？提示：表示大小。重力勢能為正，表示比選定的參考平面上的重力勢能大

3、；重力勢能為負(fù)，表示比選定的參考平面上的重力勢能小。7p66為什么說勢能是系統(tǒng)所共有的？提示：任何形式的勢能，都是物體系統(tǒng)由于其中各物體之間，或物體內(nèi)的各部分之間存在相互作用(力)而具有的能，是由各物體的相對位置決定的，因此是系統(tǒng)所共有的。8p66問題與練習(xí)t1，物體在幾個斜面運(yùn)動的時間有何關(guān)系？若斜面底邊長度相等，傾角不同，重力做功有何關(guān)系？提示：高度相同，傾角越小，則物體在斜面上運(yùn)動的時間越長；若斜面底邊長度相等，傾角越大，斜面高度越大，物體從斜面頂端運(yùn)動到底端重力做功越大。9p70參考案例二中應(yīng)該注意什么問題？提示：橡皮筋完全相同，每次小車運(yùn)動初始位置相同。10p71說一說。提示：當(dāng)重物

4、的質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于小車的質(zhì)量時，可以近似用重物的重量g代表小車受到的牽引力f。11p72動能是標(biāo)量，有正負(fù)嗎？提示：動能沒有正負(fù)。12p74問題與練習(xí)t3，若后面還有同樣木板，根據(jù)什么判斷能否穿過？題目中所說的“平均阻力”中“平均”如何理解？提示：根據(jù)子彈射穿木板克服阻力需要做的功的大小判斷能否繼續(xù)穿過后面同樣的木板?！捌骄笔亲枇υ谶\(yùn)動過程中位移(路程)上的平均。13p77例題若懸點(diǎn)下方有一釘子擋住，結(jié)果如何？提示：小球運(yùn)動到最低位置時的速度與沒有釘子擋住時相同，但小球運(yùn)動到最低位置時繩子上的拉力增大。14p79實(shí)驗(yàn)誤差的主要來源在哪里？提示：主要來源于紙帶和打點(diǎn)計時器間的摩擦力和空氣阻力。第2

5、3講功功率基礎(chǔ)命題點(diǎn)一功的正負(fù)的判斷與計算1做功的兩個必要條件：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移。2公式：wflcos。適用于恒力做功。其中l(wèi)為物體對地的位移，為f、l的夾角。3功的正負(fù)判斷(1)當(dāng)00，表示力對物體做正功。(2)當(dāng)90180時，w0，表示力對物體做負(fù)功，或說物體克服該力做功。(3)當(dāng)90時，w0，表示力對物體不做功。(4)曲線運(yùn)動中做功正負(fù)的判斷：依據(jù)合力f合與v的方向的夾角來判斷。090，力對物體做正功；90。根據(jù)功的計算公式wfl，可知wf1wf2，wf1wf2，c正確，a、b、d錯誤。答案c功的分析和計算(1)幾種力做功比較重力、彈簧彈力、電場力、分子力做功與初末位置有關(guān)

6、，與路徑無關(guān)?；瑒幽Σ亮Α⒖諝庾枇?、安培力做功與路徑有關(guān)。摩擦力做功有以下特點(diǎn)：a單個摩擦力(包括靜摩擦力和滑動摩擦力)可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功。b相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零；相互作用的一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和不為零，且總為負(fù)值。c相互作用的一對滑動摩擦力做功過程中會發(fā)生物體間機(jī)械能轉(zhuǎn)移和機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能qffx相對。(2)一對作用力與反作用力的功做功情形圖例備注都做正功一對相互作用力做的總功與參考系無關(guān)一對相互作用力做的總功wflcos，l是相對位移，是f與l間的方向夾角一對相互作用力做的總功可正、可負(fù)，也可為零都做負(fù)功一正一負(fù)一為零一為正一為負(fù)1(人教

7、版必修2 p59t1改編)在水平粗糙地面上，使同一物體由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動，第一次是斜向上拉，第二次是斜下推，兩次力的作用線與水平方向的夾角相同，力的大小也相同，位移大小也相同，則()a力f對物體做的功相同，合力對物體做的總功也相同b力f對物體做的功相同，合力對物體做的總功不相同c力f對物體做的功不相同，合力對物體做的總功相同d力f對物體做的功不相同，合力對物體做的總功也不相同答案b解析由wflcos知，由于兩種情況下力的大小、位移的大小和力與位移之間的夾角相同，故力f兩種情況下對物體做功一樣多；物體在粗糙水平面上運(yùn)動時會受到阻力的作用，兩種情況下物體對地面的壓力不同，所以滑動摩擦力的大

8、小也不同，導(dǎo)致水平方向的合力也不同，由牛頓第二定律可以知道，當(dāng)斜向上拉時，合力f1fcos(mgfsin)，當(dāng)斜下推時，合力f2fcos(mgfsin)，很明顯合力f1f2，由于水平方向的位移相同，故第一次合力對物體做的總功大于第二次合力對物體做的總功；故a、c、d錯誤，b正確。2教材母題(人教版必修2 p60t4)一個重量為10 n的物體，在15 n的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移動0.5 m，另一次在粗糙水平面上移動相同的距離，粗糙面與物體間的動摩擦因數(shù)為0.2。在這兩種情況下，拉力做的功各是多少？拉力這兩次做的功是否相同？各個力對物體做的總功是否相同？變式子題(多選)一個重量為1

9、0 n的物體，在15 n的水平拉力的作用下，一次在光滑水平面上移動0.5 m，另一次在粗糙水平面上移動相同的距離，粗糙面與物體間的動摩擦因數(shù)為0.2，下面說法正確的是()a在光滑水平面上移動時，水平拉力做功為7.5 jb在粗糙水平面上移動時水平拉力做功比在光滑水平面上時的小c在粗糙水平面上移動時，各個力對物體做的總功為6.5 jd在光滑水平面上移動時各個力對物體做的總功與在粗糙水平面上移動時的相同答案ac解析由功的定義式wflcos，0，代入數(shù)據(jù)可得，無論在光滑水平面上移動還是在粗糙水平面上移動，水平拉力做功都是wfl15 n0.5 m7.5 j，故a正確，b錯誤；物體在光滑水平面上移動時，只

10、有水平拉力做功，w總w7.5 j，物體在粗糙水平面上移動時，水平拉力和滑動摩擦力對物體做功，w總wwf，wfgl1 j，代入數(shù)據(jù)得w總6.5 j，故c正確，d錯誤。3如圖所示，a、b疊放在一起，a用繩系在固定的墻上， 用力f將b拉著右移。用f拉、fab、fba分別表示繩子的拉力、a對b的摩擦力和b對a的摩擦力，則下列說法中正確的是()af做正功，fab做負(fù)功，fba做正功，f拉不做功bf和fba做正功，fab和f拉做負(fù)功cf做正功，fab做負(fù)功，fba和f拉不做功df做正功，其他力都不做功答案c解析根據(jù)wflcos可知，力f作用點(diǎn)的位移不為零且與f方向相同，所以f做正功；繩子的拉力f拉的作用點(diǎn)

11、的位移為零，所以f拉不做功；fba作用點(diǎn)的位移為零，所以fba不做功；fab作用點(diǎn)的位移不為零，且與fab方向相反，所以fab做負(fù)功。故選c。4如圖所示，用50 n的力拉一個質(zhì)量為10 kg的物體在水平地面上由靜止前進(jìn)了10 m。已知該物體與水平面間動摩擦因數(shù)0.2，重力加速度g10 m/s2，sin370.6，cos370.8，求：(1)重力g做的功w1；(2)拉力f做的功w2；(3)物體克服阻力做的功w3。答案(1)0 j(2)400 j(3)140 j解析(1)由功的定義式可知，在物體運(yùn)動過程中，由于其所受重力與其位移始終垂直，故重力不做功，即：w10 j。(2)由功的定義式可知拉力f做

12、的功w2fxcos37400 j。(3)由滑動摩擦力公式可知，該過程物體所受的摩擦力為：ffn(mgfsin37)14 n，由于滑動摩擦力方向與運(yùn)動方向相反，故該過程摩擦力做負(fù)功，由功的定義式可得：wffx140 j，故其克服阻力做的功w3140 j。能力命題點(diǎn)一求變力做功所謂變力就是變化的力，因?yàn)榱κ鞘噶?，所以可以是力的大小變化，也可以是力的方向變化，還可以是力的大小和方向都變化，求解變力做功的方法一般有以下五種：方法以例說法方法總結(jié)應(yīng)用動能定理用力f把小球從a處緩慢拉到b處，f做功為wf，則有wfmgl(1cos)0，得wfmgl(1cos)動能定理既適用于直線運(yùn)動，也適用于曲線運(yùn)動，既適

13、用于求恒力做功，也適用于求變力做功。用動能定理可由動能的變化來求功，是求變力做功的首選等效轉(zhuǎn)換法恒力f把物塊從a拉到b，繩子對物塊做功wf變力做功一般難以直接求解，但若通過轉(zhuǎn)換研究的對象，有時可化為求恒力做功，用wflcos求解。此法常常應(yīng)用于輕繩通過定滑輪拉物體的問題中微元法質(zhì)量為m的木塊在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，運(yùn)動一周克服摩擦力做功wfffx1ffx2ffx3ff(x1x2x3)ff2r將物體的位移分割成許多小段，因小段很小，每一小段上作用在物體上的力可以視為恒力，這樣就將求變力做功轉(zhuǎn)化為求在無數(shù)多個無窮小的位移上的恒力所做功的代數(shù)和。此法常應(yīng)用于求解大小不變、方向改變的變力做功問題平均力法

14、彈簧由伸長x1被繼續(xù)拉至伸長x2的過程中，克服彈力做功w(x2x1)若力的方向不變，而大小隨位移(注意不是隨時間)均勻變化時，則可以認(rèn)為物體受到一大小為的恒力作用，然后用公式wlcos求此變力所做的功圖象法一水平拉力拉著一物體在水平面上運(yùn)動的位移為x0，fx圖線與x軸所圍面積表示拉力所做的功，wx0在fx圖象中，圖線與x軸所圍“面積”的代數(shù)和表示力f在這段位移所做的功，且位于x軸上方的“面積”為正，位于x軸下方的“面積”為負(fù)。此方法適用于求圖線所圍圖形規(guī)則的情況(如三角形、矩形、圓等規(guī)則的幾何圖形) 某人從井中勻速提水，水面距井口h10 m，水和桶共重200 n，提桶的繩長10 m，重20 n

15、，求每提一桶水人做的功。解析解法一：作出fx圖象如圖所示，則圖線與坐標(biāo)軸包圍的面積值就是人做功的數(shù)值，所以每提一桶水人做的功為：w(200 n220 n)10 m2.1103 j。解法二：由于力隨位移線性變化，所以可先求出拉力的平均值為(200 n220 n)210 n，則拉力所做的功為wx210 n10 m2.1103 j。答案2.1103 j求解變力做功的兩種思路(1)直接求解：根據(jù)變力做功情況采用合適方法直接求功。(2)間接求解根據(jù)能量變化和其他力做功情況來間接求變力做功，因?yàn)楣κ悄苻D(zhuǎn)化的量度。例如用動能定理或能量守恒定律等求解。若功率恒定或平均功率已知，可用wpt求解。例如機(jī)車以恒定功

16、率啟動的過程，牽引力做的功wpt。(見本講能力命題點(diǎn)二)1如圖所示，某力f10 n作用于半徑r1 m的轉(zhuǎn)盤的邊緣上，力f的大小保持不變，但方向始終保持與作用點(diǎn)的切線方向一致，則轉(zhuǎn)動一周這個力f做的總功應(yīng)為()a0 j b20 j c10 j d20 j答案b解析轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中，力f的方向總是與該點(diǎn)切線方向一致，即f與轉(zhuǎn)盤上該點(diǎn)轉(zhuǎn)過的每個極小位移x1、x2、x3、xn都同向，因而在轉(zhuǎn)動一周過程中，力f做的功應(yīng)等于在各極小位移段所做功的代數(shù)和，即：wf(x1x2x3xn)f2r102 j20 j，故b正確。2如圖所示，靜止于光滑水平面上坐標(biāo)原點(diǎn)處的小物塊，在水平拉力f作用下，沿x軸方向運(yùn)動，拉力f

17、的大小隨物塊所在位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖乙所示，圖線為半圓。則小物塊運(yùn)動到x0處時f所做的總功為()a0 bfmx0 cfmx0 dx答案c解析在fx圖象中，圖線與x軸所圍“面積”的代數(shù)和就表示力f在這段位移內(nèi)所做的功，面積sfmfmx0x，所以c正確。3用鐵錘把小鐵釘釘入木板，設(shè)木板對釘子的阻力與釘進(jìn)木板的深度成正比，已知鐵錘第一次將釘子釘進(jìn)d，如果鐵錘第二次敲釘子時對釘子做的功與第一次相同，那么，第二次釘子進(jìn)入木板的深度是()a(1)d b(1)dc dd答案b解析鐵錘每次敲釘子時對釘子做的功等于釘子克服阻力做的功。由于阻力與深度成正比，可用阻力的平均值求功，據(jù)題意可得：wf1dd，wf2

18、dd，聯(lián)立解得d(1)d。4如圖，一半徑為r的半圓形軌道豎直固定放置，軌道兩端等高；質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自軌道端點(diǎn)p由靜止開始滑下，滑到最低點(diǎn)q時，對軌道的壓力為2mg，重力加速度大小為g。質(zhì)點(diǎn)自p滑到q的過程中，克服摩擦力所做的功為()amgr bmgr cmgr dmgr答案c解析小球從p運(yùn)動到q，根據(jù)動能定理得mgrwfmv2，在q點(diǎn)，fnmgm，其中fn2mg，聯(lián)立可得wfmgr，c正確。5. 人在a點(diǎn)拉著繩通過一定滑輪吊起質(zhì)量m50 kg的物體，如圖所示，開始繩與水平方向的夾角為60，當(dāng)人勻速提起重物由a點(diǎn)沿水平方向運(yùn)動s2 m而到達(dá)b點(diǎn)，此時繩與水平方向成30角，求人對繩的拉力做了多少功

19、？(g取10 m/s2)答案732 j解析設(shè)滑輪距人拉繩的作用點(diǎn)的高度為h，則：h(cot30cot60)s人由a走到b的過程中，重物上升的高度h等于滑輪右側(cè)繩子增加的長度，即：h人對繩子做的功為：wmghmgs(1)1000(1) j732 j?；A(chǔ)命題點(diǎn)二功率的理解與計算1功率(1)定義：功w與完成這些功所用時間t的比值叫做功率，功率的符號為p。(2)定義式：p。2功率的計算(1)平均功率的計算方法利用。利用fcos，其中為物體運(yùn)動的平均速度，f為恒力，為f與的夾角。(2)瞬時功率的計算方法利用公式pfvcos，其中v為瞬時速度，為f與v的夾角。分解方法有以下兩種：pfvf，其中vf為物體

20、的速度v在力f方向上的分速度。pfvv，其中fv為物體受的外力f在速度v方向上的分力。如圖所示，細(xì)線的一端固定于o點(diǎn)，另一端系一小球。在水平拉力作用下，小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由a點(diǎn)運(yùn)動到b點(diǎn)。在此過程中拉力的瞬時功率變化情況是()a逐漸增大b逐漸減小c先增大，后減小d先減小，后增大解析解法一：數(shù)學(xué)解析法因小球速率不變，所以小球以o點(diǎn)為圓心做勻速圓周運(yùn)動，受力如圖所示。設(shè)繩與豎直方向的夾角為，則在切線方向上應(yīng)有：mgsinfcos，拉力f的瞬時功率pfvcosmgvsin。小球從a運(yùn)動到b的過程中，拉力的瞬時功率隨的增大而增大，a正確。解法二：轉(zhuǎn)化法因小球的動能始終不變，故拉力f的瞬時功率就

21、等于克服重力做功的瞬時功率，即ppgmgvcos(90)mgvsin。小球從a運(yùn)動到b的過程中，拉力的瞬時功率隨的增大而增大，a正確。答案a計算功率時的注意事項(xiàng)(1)要明確是一個力對物體做功的功率，還是合外力對物體做功的功率；是動力還是阻力，是恒力還是變力。不同情況應(yīng)選擇不同的公式。(2)要明確所求的功率是平均功率還是瞬時功率，二者計算公式不同。(3)求平均功率時，應(yīng)明確是哪個力在哪一段時間內(nèi)的平均功率；求瞬時功率時，應(yīng)明確是哪個力在哪一時刻的瞬時功率。1關(guān)于功率，以下說法中正確的是()a據(jù)p可知，機(jī)器做功越多，其功率就越大b據(jù)pfv可知，汽車牽引力一定與速度成反比c據(jù)p可知，只要知道時間t內(nèi)

22、機(jī)器所做的功，就可以求得這段時間內(nèi)任一時刻機(jī)器做功的功率d根據(jù)pfv可知，發(fā)動機(jī)功率一定時，在一定階段交通工具的牽引力與運(yùn)動速度成反比答案d解析由p可知，功率p由w、t同時決定，做功越多，時間不知，所以功率不一定越大，a錯誤；由p求出來的是平均功率，c錯誤；由pfv可知，當(dāng)功率一定時，在一定階段牽引力與速度成反比，若功率變化，則牽引力與速度不成反比，b錯誤，d正確。2從空中某點(diǎn)以速度v0水平拋出一個質(zhì)量為m的石塊，不計空氣阻力，當(dāng)其豎直分位移與水平分位移大小相等時，石塊所受重力的瞬時功率為()amgv0 b2mgv0 cmgv0 d0答案b解析根據(jù)豎直分位移與水平分位移大小相等，即v0tgt2

23、，可得t，則此時豎直方向的速度vygt2v0，石塊所受重力的瞬時功率pmgvy2mgv0，b正確。3質(zhì)量為2 kg的物體做自由落體運(yùn)動，經(jīng)過2 s落地，取g10 m/s2。關(guān)于重力做功的功率，下列說法正確的是()a下落過程中重力的平均功率是400 wb下落過程中重力的平均功率是100 wc落地前的瞬間，重力的瞬時功率是400 wd落地前的瞬間，重力的瞬時功率是200 w答案c解析根據(jù)hgt2104 m20 m，則重力做功的平均功率 w200 w，故a、b錯誤；落地時物體的速度vgt102 m/s20 m/s，則重力做功的瞬時功率pmgv2020 w400 w，故c正確，d錯誤。能力命題點(diǎn)二機(jī)車

24、啟動問題1模型一：以恒定功率啟動(1)動態(tài)過程(2)這一過程的pt圖象和vt圖象如圖所示：2模型二：以恒定加速度啟動(1)動態(tài)過程(2)這一過程的pt圖象和vt圖象如圖所示：汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為60 kw，汽車的質(zhì)量為5103 kg，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重力的0.1倍(g取10 m/s2)，試求：(1)若汽車保持額定功率不變從靜止啟動，汽車所能達(dá)到的最大速度是多大？當(dāng)汽車的加速度為2 m/s2時速度是多大？(2)若汽車從靜止開始，保持以0.5 m/s2的加速度做勻加速直線運(yùn)動，這一過程能維持多長時間？解析汽車運(yùn)動中所受阻力大小為ff0.1mg(1)當(dāng)a0時速度最大，牽引力等于ff

25、，則最大速度vmax聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得vmax12 m/s設(shè)汽車加速度為2 m/s2時牽引力為f1，由牛頓第二定律得f1ffma此時汽車速度v1聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)得v14 m/s。(2)當(dāng)汽車以加速度a0.5 m/s2勻加速運(yùn)動時，設(shè)牽引力為f2，由牛頓第二定律得f2ffma汽車勻加速過程所能達(dá)到的最大速度vt聯(lián)立式并代入數(shù)據(jù)解得t16 s。答案(1)12 m/s4 m/s(2)16 s四個重要關(guān)系式(1)無論哪種啟動過程，機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動時的速度，即vm(式中fmin為最小牽引力，其值等于阻力f阻)。(2)機(jī)車以恒定加速度啟動的過程中，勻加速過程結(jié)束時，功率最大，但速度不是最大，

26、v05 m/s，知汽車速度為5 m/s時發(fā)動機(jī)的功率小于2104 w，故d錯誤。3某興趣小組對一輛自制遙控小車的性能進(jìn)行研究，他們讓這輛小車在水平的直軌道上由靜止開始運(yùn)動，并將小車運(yùn)動的全過程記錄下來，通過處理轉(zhuǎn)化為vt圖象，如圖所示(除210 s時間段內(nèi)的圖象為曲線外，其余時間段圖象均為直線)。已知小車運(yùn)動的過程中，214 s時間段內(nèi)小車的功率保持不變，在14 s末停止遙控而讓小車自由滑行。小車的質(zhì)量為1 kg，可認(rèn)為在整個過程中小車所受到的阻力大小不變。求：(1)小車所受到的阻力大小及02 s時間內(nèi)電動機(jī)提供的牽引力大??；(2)小車勻速行駛階段的功率；(3)小車在010 s運(yùn)動過程中位移的

27、大小。答案(1)0.75 n1.25 n(2)2.25 w(3)19.7 m解析(1)由圖象可得，在1418 s內(nèi)：a3 m/s20.75 m/s2小車受到阻力大小：fm|a3|0.75 n在02 s內(nèi)：a1 m/s20.5 m/s2由ffma1得，電動機(jī)提供的牽引力大小fma1f1.25 n即小車所受到的阻力大小為0.75 n,02 s時間內(nèi)電動機(jī)提供的牽引力大小為1.25 n。(2)在1014 s內(nèi)小車做勻速直線運(yùn)動，ff故小車勻速行駛階段的功率：pfv0.753 w2.25 w。(3)根據(jù)速度時間圖象與時間軸圍成的“面積”等于物體的位移，可得02 s內(nèi)，x121 m1 m210 s內(nèi)，根

28、據(jù)動能定理有：ptfx2mv2mv解得：x218.7 m故小車在加速過程中的位移為：xx1x219.7 m即小車在010 s運(yùn)動過程中位移的大小為19.7 m。課時作業(yè)1引體向上是中學(xué)生體育測試的項(xiàng)目之一，引體向上運(yùn)動的吉尼斯世界紀(jì)錄是53次/分鐘。若某中學(xué)生在30秒內(nèi)完成12次引體向上，該學(xué)生此過程中克服重力做功的平均功率最接近于()a400 w b100 w c20 w d5 w答案b解析學(xué)生體重約為50 kg，每次引體向上上升高度約為0.5 m，引體向上一次克服重力做功為wmgh50100.5 j250 j，全過程克服重力做功的平均功率為100 w，故b正確。2一輛正沿平直路面行駛的車廂

29、內(nèi)，一個面向車前進(jìn)方向站立的人對車廂壁施加水平推力f，在車前進(jìn)s的過程中，下列說法正確的是()a當(dāng)車勻速前進(jìn)時，人對車做的總功為正功b當(dāng)車加速前進(jìn)時，人對車做的總功為負(fù)功c當(dāng)車減速前進(jìn)時，人對車做的總功為負(fù)功d不管車如何運(yùn)動，人對車做的總功都為零答案b解析當(dāng)車勻速前進(jìn)時，人對車的合力為零，人對車做的總功為零，故a錯誤；當(dāng)車加速前進(jìn)時，人受車的合力向前，人對車的合力向后，所以人對車做的總功為負(fù)功，故b正確；同理可知當(dāng)車減速前進(jìn)時，人對車做的總功為正功，故c錯誤，d錯誤。3一滑塊在水平地面上沿直線滑行，t0時其速度為1 m/s。從此刻開始在滑塊運(yùn)動方向上再施加一水平方向的作用力f，力f和滑塊的速度

30、v隨時間的變化規(guī)律分別如圖甲和乙所示。設(shè)在第1 s內(nèi)、第2 s內(nèi)、第3 s內(nèi)力f對滑塊做的功分別為w1、w2、w3，則以下關(guān)系中正確的是()aw1w2w3 bw1w2w3cw1w3w2 dw1w2w2w1，b正確。4如圖所示，重為g的物體靜止在傾角為的粗糙斜面體上，現(xiàn)使斜面體向右做勻速直線運(yùn)動，通過的位移為x，物體相對斜面體一直保持靜止，則在這個過程中()a彈力對物體做功為gxcosb靜摩擦力對物體做功為gxsinc重力對物體做功為gxd合力對物體做功為0答案d解析分析物體的受力情況：重力g、彈力n和摩擦力f，如圖所示。根據(jù)平衡條件，有：ngcos，fgsin，重力與位移垂直，做功為零，c錯誤

31、；靜摩擦力f與位移的夾角為，所以靜摩擦力對物體做功為：wffxcosgxsincos，斜面對物體的彈力做功為：wnnxcos(90)gxsincos，故a、b錯誤；因物體做勻速運(yùn)動，根據(jù)動能定理可知，合外力做功為零，故d正確。5如圖，分別用力f1、f2、f3將質(zhì)量為m的物體由靜止沿同一固定粗糙斜面以相同的加速度從斜面底端拉到斜面的頂端。在此過程中，f1、f2、f3做功的功率大小關(guān)系是()ap1p2p3 bp1p2p3cp3p2p1 dp2p1p3答案d解析物體的加速度相同，說明物體受到的合力相同，物體在運(yùn)動過程中，受到拉力f、重力mg、摩擦力f，摩擦力ffn，根據(jù)題意可知，f2f1f3，由于物

32、體的加速度相同，所以f2cosf1f3cos，由于斜面的長度相同，物體的加速度相同，所以物體到達(dá)頂端的時候速度的大小也是相同的，平均速度也相同，根據(jù)pf沿斜面可知，p2p1p3，d正確。6(多選)一質(zhì)量為1 kg的質(zhì)點(diǎn)靜止于光滑水平面上，從t0時刻開始，受到水平外力f作用，如圖所示。下列判斷正確的是() a02 s內(nèi)外力的平均功率是4 w b第2 s內(nèi)外力所做的功是4 jc第2 s末外力的瞬時功率最大d第1 s末與第2 s末外力的瞬時功率之比為94答案ad解析第1 s末質(zhì)點(diǎn)的速度v1t11 m/s3 m/s，第2 s末質(zhì)點(diǎn)的速度v2v1t231 m/s4 m/s，則第2 s內(nèi)外力做功w2mvm

33、v3.5 j，02 s內(nèi)外力所做的功等于質(zhì)點(diǎn)動能的增量，則外力的平均功率p w4 w，a正確，b錯誤；第1 s末外力的瞬時功率p1f1v133 w9 w，第2 s末外力的瞬時功率p2f2v214 w4 w，故p1p294，c錯誤，d正確。7如圖所示，斜面ab、db動摩擦因數(shù)相同，可視為質(zhì)點(diǎn)的物體分別沿ab、db從斜面頂端由靜止下滑到底端，下列說法正確的是() a物體沿斜面ab滑動過程中克服摩擦力做的功較多b物體沿斜面db滑動過程中克服摩擦力做的功較多c物體沿斜面ab滑動到底端時動能較大d物體沿斜面db滑動到底端時合力做功較大答案c解析設(shè)底邊的長度為l，斜面的傾角為，則物體沿斜面下滑過程中克服摩

34、擦力做功wfmgcosmgl，知物體沿斜面ab、db滑動過程中克服摩擦力做功相等，a、b錯誤；根據(jù)動能定理得mghmgcosmv20，整理得mghmglmv2，知斜面高度越高，合外力對物體做功越大，物體到達(dá)底端時的動能越大，c正確，d錯誤。8. (多選)如圖所示，n個完全相同(n足夠大)、邊長足夠小且互不粘連的小方塊依次排列，總長度為l，總質(zhì)量為m，它們一起以速度v在光滑水平面上滑動，某時刻開始滑上粗糙水平面。小方塊與粗糙水平面之間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g。若小方塊恰能全部進(jìn)入粗糙水平面，則所有小方塊克服摩擦力做的功為()amv2 bmv2 cmgl dmgl答案ac解析小方塊恰能完全進(jìn)

35、入粗糙水平面，說明小方塊進(jìn)入粗糙水平面后速度為零。以所有小方塊為研究對象，由動能定理可知，所有小方塊克服摩擦力做功wfmv2，a正確，b錯誤；設(shè)進(jìn)入粗糙水平面的距離為x，則fgx，f與x成正比，mg，所以wflmgl，c正確，d錯誤。9(多選)汽車以恒定功率p、初速度v0沖上傾角一定的斜坡時，汽車受到的阻力恒定不變，則汽車上坡過程的vt圖象可能是選項(xiàng)圖中的()答案bcd解析由瞬時功率pfv可知，汽車功率恒定，汽車開始所受牽引力f，若汽車沖上斜坡后，牽引力與汽車所受阻力相等，則汽車做勻速運(yùn)動，b項(xiàng)中vt圖象是可能的；若牽引力大于阻力，則汽車做加速運(yùn)動，隨著速度的增大，牽引力減小，而汽車所受阻力不

36、變，由牛頓第二定律可知，汽車的加速度減小，直至減小到零，c項(xiàng)中vt圖象是可能的，a項(xiàng)中vt圖象是不可能的；若牽引力小于阻力，則汽車做減速運(yùn)動，牽引力增大，汽車所受阻力不變，由牛頓第二定律可知，汽車的加速度減小，直至減小到零，d項(xiàng)中vt圖象是可能的。故選b、c、d。10(2018全國卷)(多選)地下礦井中的礦石裝在礦車中，用電機(jī)通過豎井運(yùn)送至地面。某豎井中礦車提升的速度大小v隨時間t的變化關(guān)系如圖所示，其中圖線分別描述兩次不同的提升過程，它們變速階段加速度的大小都相同；兩次提升的高度相同，提升的質(zhì)量相等。不考慮摩擦阻力和空氣阻力。對于第次和第次提升過程()a礦車上升所用的時間之比為45b電機(jī)的最

37、大牽引力之比為21c電機(jī)輸出的最大功率之比為21d電機(jī)所做的功之比為45答案ac解析設(shè)第次所用時間為t，根據(jù)速度圖象與t軸所圍的面積等于位移(此題中為提升的高度)可知，2t0v0v0，解得：t，所以第次和第次提升過程所用時間之比為2t045，a正確；由于兩次提升變速階段的加速度大小相同，在勻加速階段，由牛頓第二定律，fmgma，可得提升的最大牽引力之比為11，b錯誤；由功率公式pfv，電機(jī)輸出的最大功率之比等于最大速度之比，為21，c正確；兩次提升過程中動能增加量均為0，由動能定理得w電mgh0，兩次提升高度h相同，所以電機(jī)兩次做功相同，d錯誤。11(2018江蘇高考)(多選)如圖所示，輕質(zhì)彈

38、簧一端固定，另一端連接一小物塊，o點(diǎn)為彈簧在原長時物塊的位置。物塊由a點(diǎn)靜止釋放，沿粗糙程度相同的水平面向右運(yùn)動，最遠(yuǎn)到達(dá)b點(diǎn)。在從a到b的過程中，物塊()a加速度先減小后增大b經(jīng)過o點(diǎn)時的速度最大c所受彈簧彈力始終做正功d所受彈簧彈力做的功等于克服摩擦力做的功答案ad解析物體從a點(diǎn)到o點(diǎn)的過程，彈力逐漸減為零，剛開始彈簧彈力大于摩擦力，故可分為彈力大于摩擦力過程和彈力小于摩擦力過程：彈力大于摩擦力過程，合力向右，加速度也向右，由于彈力逐漸減小，摩擦力不變，物塊所受合力逐漸減小，加速度逐漸減小，當(dāng)彈力等于摩擦力時速度最大，此位置在a點(diǎn)與o點(diǎn)之間；彈力小于摩擦力過程，合力方向與運(yùn)動方向相反，彈力

39、減小，摩擦力大小不變，物體所受合力增大，物體的加速度隨彈簧形變量的減小而增大，方向向左，物體做減速運(yùn)動；從o點(diǎn)到b點(diǎn)的過程彈力增大，合力向左，加速度繼續(xù)增大，a正確、b錯誤；從a點(diǎn)到o點(diǎn)過程，彈簧由壓縮恢復(fù)原長，彈力做正功，從o點(diǎn)到b點(diǎn)的過程，彈簧被拉伸，彈力做負(fù)功，故c錯誤；從a到b的過程中根據(jù)動能定理彈簧彈力做的功等于物體克服摩擦力做的功，故d正確。12(2016天津高考)(多選)我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平。和諧號動車組是由動車和拖車編組而成的，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車。假設(shè)動車組各車廂質(zhì)量均相等，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比。

40、某列動車組由8節(jié)車廂組成，其中第1、5節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組()a啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運(yùn)動的方向相反b做勻加速運(yùn)動時，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為32c進(jìn)站時從關(guān)閉發(fā)動機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機(jī)時的速度成正比d與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為12答案bd解析啟動時，動車組做加速運(yùn)動，加速度方向向前，乘客受到豎直向下的重力和車廂對乘客的作用力，由牛頓第二定律可知，這兩個力的合力方向向前，所以啟動時乘客受到車廂作用力的方向一定傾斜向前，a錯誤。設(shè)每節(jié)車廂質(zhì)量為m，動車組在水平直軌道上運(yùn)行過程中阻力與車重成正比，則有每節(jié)車廂所受阻力fkm

41、g；設(shè)動車組勻加速直線運(yùn)動的加速度為a，每節(jié)動車的牽引力為f，對8節(jié)車廂組成的動車組整體，由牛頓第二定律得，2f8f8ma；設(shè)第5節(jié)車廂對第6節(jié)車廂的拉力為f5，把第6、7、8節(jié)車廂作為整體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得，f53f3ma，解得f5；設(shè)第6節(jié)車廂對第7節(jié)車廂的拉力為f6，把第7、8節(jié)車廂作為整體進(jìn)行受力分析，由牛頓第二定律得，f62f2ma，解得f6；則f5f632，b正確。關(guān)閉發(fā)動機(jī)后，動車組在阻力作用下滑行，由勻變速直線運(yùn)動規(guī)律，滑行距離x，與關(guān)閉發(fā)動機(jī)時速度的二次方成正比，c錯誤。設(shè)每節(jié)動車的額定功率為p，當(dāng)有2節(jié)動車帶6節(jié)拖車時，2p8fv1m；當(dāng)改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車時，4p8fv2m；聯(lián)立解得v1mv2m12，d正確。13(2015全國卷)一汽車在平直公路上行駛。從某時刻開始計時，發(fā)動機(jī)的功率p隨時間t的變化如圖所示。假定汽車所受阻力的大小f恒定不變。下列描述該汽車的速度v隨時間t變化的圖線中，可能正確的是()答案a解析在vt圖象中，圖線的斜率代表汽車運(yùn)動時的加速度，由牛頓第二定律可得：在0t1時間內(nèi)，fma，當(dāng)速度v不變時，加速度a為零，在vt圖象中為一條水平線；當(dāng)速度v變大時，加速度a變小，在vt圖象中為