高中物理魯科版第一章功和功率 2023版第1章章末分層突破

章末分層突破[自我校對]①力的方向上②Fs③正④負⑤F合scosα⑥不省⑦比值⑧eq\f(W,t)⑨Feq\x\to(v)cosα⑩Fv?W有用＋W額外?W輸出＋W損失________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________摩擦力做功的分析1.滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體不做功：如圖1-1所示，物塊A從斜槽上滑下，最后停在平板車B上，而平板車始終未動，在物塊A與平板車B相對滑動的過程中，平板車B所受的滑動摩擦力不做功，平板車受地面的靜摩擦力也不做功．2．滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做負功：(1)如圖1-1中，物塊A相對于平板車B滑動的過程中，物塊A所受的滑動摩擦力對物塊做負功．圖1-1(2)如圖1-2所示，在一與水平方向夾角為θ的傳送帶上，有一物體A隨傳送帶一起勻速向下運動，靜摩擦力對物體A做負功．圖1-23．滑動摩擦力和靜摩擦力都可以對物體做正功：(1)如圖1-1中，如果平板車不固定，且地面光滑，在物塊A滑上平板車B的過程中，物塊對平板車的滑動摩擦力與平板車的運動方向相同，滑動摩擦力對平板車做正功．(2)如圖1-2中，如果物體A隨傳送帶一起勻速向上運動，物塊A所受靜摩擦力與物體的位移方向一致，靜摩擦力對物體A做正功．(多選)如圖1-3所示，物體沿弧形軌道滑下后進入足夠長的水平傳送帶，傳送帶以圖示方向勻速運轉，則傳送帶對物體做功情況可能是()圖1-3A．始終不做功B．先做負功后做正功C．先做正功后不做功D．先做負功后不做功【解析】設傳送帶運轉的速度大小為v1，物體剛滑上傳送帶時的速度大小為v2.(1)當v1＝v2時，物體與傳送帶間無摩擦力，傳送帶對物體始終不做功．(2)當v1＜v2時，物體相對于傳送帶向右運動，物體受到的滑動摩擦力向左，物體先勻減速運動至速度為v1才勻速運動，故傳送帶對物體先做負功后不做功．(3)當v1＞v2時，物體先勻加速運動直至速度增為v1才勻速運動，故傳送帶對物體先做正功后不做功．【答案】ACD功率的理解及應用＝eq\f(W,t)，此式求出的是t時間內的平均功率，當然若功率一直不變，亦為瞬時功率，當時間t極短時，求出的功率也是瞬時功率．2．P＝Fvcosα，即功率等于力F、運動的速度v以及力和速度的夾角α的余弦的乘積．當α＝0時，公式簡化為P＝Fv.3．機車以恒定功率啟動或以恒定加速度啟動(1)P＝Fv指的是牽引力的瞬時功率．(2)依據(jù)P＝Fv及a＝eq\f(F－f,m)討論各相關量的變化，三個最終狀態(tài)量的特點：P＝Pm，a＝0(F＝f)，v＝vm.質量為2kg的物體做自由落體運動，經過2s落地．g取10m/s2.關于重力做功的功率，下列說法正確的是()【導學號：45732023】A．下落過程中重力的平均功率是400WB．下落過程中重力的平均功率是100WC．落地前的瞬間重力的瞬時功率是400WD．落地前的瞬間重力的瞬時功率是200W【解析】物體2s下落的高度為h＝eq\f(1,2)gt2＝20m，落地時的速度為v＝gt＝20m/s，所以下落過程中重力的平均功率是P＝eq\f(mgh,t)＝200W，落到地面前的瞬間重力的瞬時功率是P＝mgv＝400W，選項C正確．【答案】C一輛汽車質量為1×103kg，最大功率為2×104W，在水平路面上由靜止開始做直線運動，最大速度為v2，運動中汽車所受阻力恒定．發(fā)動機的最大牽引力為3×103N，其行駛過程中牽引力F與車速的倒數(shù)eq\f(1,v)的關系如圖1-4所示．試求：圖1-4(1)根據(jù)圖線ABC判斷汽車做什么運動；(2)v2的大??；(3)整個運動過程中的最大加速度．【解析】(1)題圖中圖線AB段牽引力F不變，阻力f不變，汽車做勻加速直線運動，圖線BC的斜率表示汽車的功率P，P不變，則汽車做加速度減小的加速運動，直至達到最大速度v2，此后汽車做勻速直線運動．(2)當汽車的速度為v2時，牽引力為F1＝1×103Nv2＝eq\f(Pm,F1)＝eq\f(2×104,1×103)m/s＝20m/s.(3)汽車做勻加速直線運動時的加速度最大阻力f＝eq\f(Pm,v2)＝eq\f(2×104,20)N＝1000Na＝eq\f(Fm－f,m)＝eq\f(3－1×103,1×103)m/s2＝2m/s2.【答案】(1)見解析(2)20m/s(3)2m/s2用公式P＝Fv處理機車起動問題時應注意的問題(1)公式P＝Fv中的F指的是機車的牽引力，而不是合外力．(2)只有機車勻速運動時，牽引力F才等于它受到的阻力f大小．(3)機車以恒定加速度啟動時，勻加速結束時的速度并沒有達到最終勻速運動的速度vm.(教師用書獨具)1．(多選)兩實心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質量大于乙球質量．兩球在空氣中由靜止下落，假設它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關．若它們下落相同的距離，則()A．甲球用的時間比乙球長B．甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C．甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功【解析】設小球在下落過程中所受阻力F阻＝kR，k為常數(shù)，R為小球半徑，由牛頓第二定律可知：mg－F阻＝ma，由m＝ρV＝eq\f(4,3)ρπR3知：eq\f(4,3)ρπR3g－kR＝eq\f(4,3)ρπR3a，即a＝g－eq\f(3k,4ρπ)·eq\f(1,R2)，故知：R越大，a越大，即下落過程中a甲>a乙，選項C錯誤；下落相同的距離，由h＝eq\f(1,2)at2知，a越大，t越小，選項A錯誤；由2ah＝v2－veq\o\al(2,0)知，v0＝0，a越大，v越大，選項B正確；由W阻＝－F阻h知，甲球克服阻力做的功更大一些，選項D正確．【答案】BD2．(多選)我國科學家正在研制航母艦載機使用的電磁彈射器．艦載機總質量為×104kg，設起飛過程中發(fā)動機的推力恒為×105N；彈射器有效作用長度為100m，推力恒定．要求艦載機在水平彈射結束時速度大小達到80m/s.彈射過程中艦載機所受總推力為彈射器和發(fā)動機推力之和，假設所受阻力為總推力的20%，則()A．彈射器的推力大小為×106NB．彈射器對艦載機所做的功為×108JC．彈射器對艦載機做功的平均功率為×107WD．艦載機在彈射過程中的加速度大小為32m/s2【解析】對艦載機應用運動學公式v2－02＝2ax，即802＝2·a·100，得加速度a＝32m/s2，選項D正確；設總推力為F，對艦載機應用牛頓第二定律可知：F－20%F＝ma，得F＝×106N，而發(fā)動機的推力為×105N，則彈射器的推力為F推＝×106－×105)N＝×106N，選項A正確；彈射器對艦載機所做的功為W＝F推·l＝×108J，選項B正確；彈射過程所用的時間為t＝eq\f(v,a)＝eq\f(80,32)s＝s，平均功率P＝eq\f(W,t)＝eq\f×108,W＝×107W，選項C錯誤．【答案】ABD3．一汽車在平直公路上行駛．從某時刻開始計時，發(fā)動機的功率P隨時間t的變化如圖1-5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()圖1-5【解析】由P-t圖象知：0～t1內汽車以恒定功率P1行駛，t1～t2內汽車以恒定功率P2行駛．設汽車所受牽引力為F，則由P＝Fv得，當v增加時，F(xiàn)減小，由a＝eq\f(F－f,m)知a減小，又因速度不可能突變，所以選項B、C、D錯誤，選項A正確．【答案】A4．某車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛，受到的阻力分別為車重的k1和k2倍，最大速率分別為v1和v2，則()A．v2＝k1v1 B．v2＝eq\f(k1,k2)v1C．v2＝eq\f(k2,k1)v1 D．v2＝k2v1【解析】車達到最大速度時，牽引力大小等于阻力大小，此時車的功率等于克服阻力做功的功率．故P＝k1mgv1＝k2mgv2，解得v2＝eq\f(k1,k2)v1，選項B正確．【答案】B5．在討論做功與哪些因素有關時，有下列三種過程：a.用水平推力F推一質量為m的物體，在光滑水平面上前進s；b.用水平推力F推一質量是2m的物體，在粗糙水平面上前進s；c.用與光滑斜面平行的推力F推一質量為2m的物體，沿斜面向上前進s.則關于力F在以上過程中做功多少的說法正確的是()A．a做功最多 B．b做功最多C．c做功最多 D．做功一樣多【解析】物體在力F的方向上發(fā)生的位移相同，都是s，根據(jù)功的定義式可知，在這三種過程中力F做功相等，選項D正確．【答案】D6．一種氫氣燃料的汽車，質量為m＝×103kg，發(fā)動機的額定輸出功率為80kW，行駛在平直公路上時所受阻力恒為車重的倍．若汽車從靜止開始先勻加速啟動，加速度的大小為a＝m/s2.達到額定輸出功率后，汽車保持功率不變又加速行駛了800m，直到獲得最大速度后才勻速行駛．(g取10m/s2)試求：(1)汽車的最大行駛速度；(2)汽