學(xué)業(yè)水平測試復(fù)習(xí)講義-功+動能定理

第十一講功功率測試內(nèi)容測試要求功B功率B1.做功的兩個不可缺少的因素是________________，____________________．功的一般性公式為W＝Fscosα，其中α是指____________________．功是________量，功的單位是________．2.功是物體____________的量度，即力對物體做多少功，物體的________就變化多少．3.功率是描述______________________的物理量，功(W)跟______________________的比值叫做功率，功率的定義式為________，功率的單位是________．1.功的公式W＝Fscosα在高中階段只適用于求恒力做功．功有正功和負(fù)功之分．根據(jù)W＝Fscosα可知：(1)當(dāng)α＝90°時，W＝0，即當(dāng)力F和位移s垂直時，力對物體不做功．(2)當(dāng)0°≤α<90°時，W＞0，即當(dāng)力F跟位移s的夾角為銳角時，力F對物體做正功，這時力F是動力，所以動力對物體做正功．(3)當(dāng)90°<α≤180°時，W＜0，即當(dāng)力F跟位移s的夾角為鈍角時，力F對物體做負(fù)功，這時力F是阻力，所以阻力對物體做負(fù)功．一個力對物體做負(fù)功，又可說成物體克服這個力做功(取絕對值)．2.總功的計算方法(1)W總＝F合scosα，α為F合與位移s的夾角．(2)W總＝WF1＋WF2＋…＋WFn，即總功為各個分力做功的代數(shù)和．(3)根據(jù)動能定理易知，外力對物體所做的總功等于物體的動能變化量，即W總＝ΔEk.3.平均功率和瞬時功率(1)平均功率表示力在某一段時間內(nèi)做功的平均快慢．計算方法有兩種：①P＝eq\f(W,t)；②P＝Fv，這種方法要求力F為恒力，且力F與平均速度方向相同．(2)瞬時功率表示力在某一時刻做功的快慢．計算瞬時功率的方法：P＝Fv，其中力F和速度v均為所求時刻的力和瞬時速度，該式要求力F與速度v同向．4.額定功率和實(shí)際功率的區(qū)別額定功率：指動力機(jī)器長時間正常工作時的最大輸出功率，也就是機(jī)器銘牌上的標(biāo)稱值．額定功率是動力機(jī)器的重要性能指標(biāo)，一個動力機(jī)器的額定功率是一定的．實(shí)際功率：指機(jī)器工作時實(shí)際輸出的功率．動力機(jī)器不一定在額定功率下工作，機(jī)器長期正常工作時的實(shí)際功率總是小于或等于額定功率．實(shí)際功率不應(yīng)大于額定功率．實(shí)際功率長時間大于額定功率時會縮短機(jī)器使用壽命甚至?xí)p壞機(jī)器(短時間內(nèi)實(shí)際功率略大于額定功率是可以的)．5.對公式P＝Fv的討論此公式的意義是：當(dāng)力F與物體運(yùn)動(瞬時)速度v方向一致時，力的實(shí)際瞬時功率就等于力F和運(yùn)動速度v的乘積，對于機(jī)車(汽車、火車等交通工具或動力裝置)，牽引力F與物體運(yùn)動速度v方向一致，可用公式P＝Fv計算實(shí)際瞬時功率(稱牽引力的功率、發(fā)動機(jī)的輸出功率)，特別注意：F為機(jī)車的牽引力，并非機(jī)車所受的合力．當(dāng)P一定時，F(xiàn)∝eq\f(1,v)，即做功的力越大，其速度就越小，如：汽車在發(fā)動機(jī)功率一定時上斜坡，司機(jī)用換擋的方法(變速調(diào)節(jié)裝置)減小速度以獲得較大的牽引力滿足上坡的需要．當(dāng)速度v保持一定時，P∝F，即做功的力越大，它的功率也越大．如：汽車從平路到上坡，假設(shè)要保持速度不變，必須加大油門(控制燃油混合氣體流量多少的裝置)，增大發(fā)動機(jī)功率以得到較大的牽引力．當(dāng)力F一定時，P∝v，即速度越大，功率越大．如：起重機(jī)吊同一貨物以不同的速度勻速上升，牽引力保持不變(大小等于物重)，起吊的速度越大，起重機(jī)的輸出功率就越大．【例1】(2023屆鎮(zhèn)江模擬)關(guān)于功的概念，以下說法正確的選項是()A.力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量B.功有正、負(fù)之分，所以功可能有方向性C.假設(shè)某一個力對物體不做功，說明該物體一定沒有位移D.恒力對物體做的功等于這個力的大小、物體位移的大小及力和位移間夾角的余弦三者的乘積【例2】(2023屆南通一中模擬)關(guān)于功率，以下認(rèn)識正確的選項是()A.由P＝eq\f(W,t)可知，功率越大的機(jī)器做的功越多B.由P＝Fv可知，汽車發(fā)動機(jī)功率越大，汽車的速率越大C.由P＝eq\f(W,t)可知，單位時間內(nèi)做功越多那么功率越大D.由P＝Fv可知，做功的力越大其功率越大【例3】(2023屆南通學(xué)業(yè)水平測試模擬卷)在光滑水平面上推物塊和在粗糙水平面上推物塊相比擬，如果所用的水平推力相同，物塊在推力作用下通過的位移相同，那么推力對物塊所做的功相比()A.一樣大B.在光滑水平面上推力所做的功較多C.由物塊通過這段位移的時間決定D.由于物塊的質(zhì)量未知，故無法比擬【例4】用力將重物豎直提起，先是從靜止開始勻加速上升，緊接著勻速上升，如果前后兩過程的時間相同，不計空氣阻力，那么()A.加速過程中拉力的功一定比勻速過程中拉力的功大B.勻速過程中拉力的功比加速過程中拉力的功大C.兩過程中拉力的功一樣大D.上述三種情況都有可能1.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)一端固定的輕質(zhì)彈簧處于原長，現(xiàn)用互成角度的兩個力F1、F2拉彈簧的另一端至O點(diǎn)，如下圖，在此過程F1、F2分別做了6J、8J的功；換用另一個力F仍使彈簧重復(fù)上述過程，該過程F所做的功是()A.2JB.8JC.10JD.14J2.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)如下圖，小朋友在彈性較好的蹦床上跳躍翻騰，盡情嬉耍．在小朋友接觸床面向下運(yùn)動的過程中，床面對小朋友的彈力做功情況是()A.先做負(fù)功，再做正功B.先做正功，再做負(fù)功C.一直做負(fù)功D.一直做正功3.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)起重機(jī)沿豎直方向以大小不同的速度兩次勻速吊起貨物，所吊貨物的質(zhì)量相等．那么，關(guān)于起重機(jī)對貨物的拉力和起重機(jī)的功率，以下說法正確的選項是()A.拉力不等，功率相等B.拉力不等，功率不等C.拉力相等，功率相等D.拉力相等，功率不等4.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)以下關(guān)于功率的說法中正確的選項是()A.功率越大，做功越快B.功率越大，做功越多C.實(shí)際功率一定等于額定功率D.瞬時功率一定大于平均功率5.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)一物塊置于水平地面上，在10N水平拉力作用下向前移動了5m，撤去拉力后又向前滑行了3m．在此過程中A.20JB.30JC.50JD.80J6.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)起重機(jī)沿豎直方向勻速吊起重物，在t時間內(nèi)做的功為W，那么該起重機(jī)的功率為()A.WtB.Wt2C.eq\f(W,t)D.eq\f(W,t2)1.(2023屆連云港學(xué)業(yè)水平測試模擬卷)如下圖為某運(yùn)發(fā)動舉重的示意圖，他在0.5s內(nèi)由“支撐〞到“起立〞將杠鈴舉高60cm.杠鈴的總質(zhì)量為100kg，那么該運(yùn)發(fā)動在上述過程中對杠鈴做功的平均功率為A.600WB.1000WC.1200WD.12000W2.(2023屆蘇州學(xué)業(yè)水平測試模擬卷)第一次用水平恒力F作用在一物體A上，使物體A在光滑水平面上移動距離s，F(xiàn)做功為W1、平均功率為P1；第二次用相同的力F作用于物體A上，使物體A沿粗糙水平面移動距離也是s，F(xiàn)做功為W2、平均功率為P2，那么()A.W1>W2，P1>P2B.W1<W2，P1<P2C.W1＝W2，P1>P2D.W1＝W2，P1<P23.(2023屆南通學(xué)業(yè)水平測試模擬卷)從同一高度將質(zhì)量相等的A、B兩小球以大小不同的初速度水平拋出.A、B兩小球從拋出到落至同一水平地面的過程中，所受重力做的功分別為WA、WB，重力的功率分別為PA、PB，不計空氣阻力，那么()A.WA＝WB，PA≠PBB.WA≠WB，PA＝PBC.WA≠WB，PA≠PBD.WA＝WB，PA＝PB4.(2023屆南京市學(xué)業(yè)水平測試模擬卷)在某次帆船運(yùn)動比賽中，質(zhì)量為500kg的帆船，在風(fēng)力和水的阻力共同作用下做直線運(yùn)動的vt圖像如下圖．以下表述正確的選項是(A.在0～1s內(nèi)，合外力對帆船做了1000J的功B.在0～2s內(nèi)，合外力對帆船做了250J的負(fù)功C.在1～2s內(nèi)，合外力對帆船不做功D.在0～3s內(nèi)，合外力始終對帆船做正功5.(2023屆連云港學(xué)業(yè)水平測試模擬卷)一汽車發(fā)動機(jī)的額定功率為80kW，沿一條水平公路勻速行駛的最大速度為20m/s，那么該汽車在公路上受到的阻力為(A.1600NB.2500NC.4000ND.8000N6.(2023屆徐州學(xué)業(yè)水平測試模擬卷)如下圖，假設(shè)繩上拉力為F，列車沿平直軌道行駛的距離為l，那么拉力做的功為()A.FlcosθB.FlsinθC.－FlsinθD.－Flcosθ7.(2023屆南京外國語學(xué)校模擬)物塊A、B并排放在光滑的水平地面上，其質(zhì)量關(guān)系mA＝2mB.現(xiàn)施加水平推力F于A上，如下圖．在運(yùn)動過程中，推力F一共對物體做功300J，那么A對B的彈力所做功為()A.100JB.150JC.300JD.缺條件，無法算出第十二講動能動能定理測試內(nèi)容測試要求動能A動能定理C1.動能是物體由于________________________．動能的表達(dá)式為Ek＝eq\f(1,2)mv2，動能是________量．2.動能定理：________________________等于物體動能的增量．表達(dá)式為W＝ΔEk或者W總＝Ek2－Ek1.1.對動能定理的理解(1)物理意義：動能定理實(shí)際上是一個質(zhì)點(diǎn)的功能關(guān)系，揭示了外力對物體所做的總功與物體動能變化之間的關(guān)系，即外力對物體做的總功對應(yīng)著物體動能的變化，變化的大小由做功的多少來決定．動能定理是力學(xué)中的一條重要規(guī)律，它不僅貫穿于這一章的教材，而且貫穿于以后的學(xué)習(xí)內(nèi)容中，是物理學(xué)習(xí)的重點(diǎn)．(2)動能定理雖然是在物體受恒力作用下，沿直線做勻加速直線運(yùn)動時推導(dǎo)出來的，但是對于外力是變力或物體做曲線運(yùn)動，動能定理都成立，要對動能定理適用條件(不管外力是否為恒力，也不管物體是否做直線運(yùn)動，動能定理都成立)有清楚的認(rèn)識．(3)動能定理提供了一種計算變力做功的簡便方法．功的計算公式W＝Fscosα只能求恒力做的功，不能求變力做的功，而由于動能定理提供了一個物體的動能變化ΔEk與合外力對物體所做功的等量代換關(guān)系，因此(或求出)物體的動能變化ΔEk，就可以間接求得變力做功．(4)它描述了力作用一段位移(空間積累)的效果——產(chǎn)生動能變化．2.應(yīng)用動能定理的優(yōu)越性(1)由于動能定理反映的是物體兩個狀態(tài)的動能變化與其合力所做功的量值關(guān)系，所以對由初始狀態(tài)到終止?fàn)顟B(tài)這一過程中物體運(yùn)動性質(zhì)、運(yùn)動軌跡、做功的力是恒力還是變力等諸多問題不必加以追究，就是說應(yīng)用動能定理不受這些問題的限制．(2)一般來說，能用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)知識求解的問題，用動能定理也可以求解，而且往往用動能定理求解更加簡捷．可是，有些用動能定理能求解的問題，應(yīng)用牛頓第二定律和運(yùn)動學(xué)知識卻無法求解．可以說，熟練地應(yīng)用動能定理求解問題，是一種高層次的思維和方法，應(yīng)該增強(qiáng)用動能定理去解題的主動意識．(3)用動能定理可求變力所做的功．在某些問題中，由于力F的大小、方向的變化，不能直接用W＝Fscosα求出變力做功的值，但可以由動能定理求解得到．3.應(yīng)用動能定理解題的一般步驟(1)選取研究對象，明確物理過程．(2)分析研究對象的受力情況，求出總功．(3)明確物體在始末狀態(tài)的動能．(4)列出動能定理方程及其他必要的輔助方程進(jìn)行求解．【例1】如下圖，半徑為R的光滑圓弧軌道ABC豎直放置，A與圓心O等高，B為軌道的最低點(diǎn)，該圓弧軌道與一粗糙直軌道CD相切于點(diǎn)C，OC與OB的夾角為53°.一質(zhì)量為m的小滑塊從P點(diǎn)由靜止開始下滑，PC間距離為R，滑塊在CD上時滑動摩擦力為重力的0.3倍．(sin53°＝0.8，cos53°＝0.6，重力加速度g)求：(1)滑塊從P點(diǎn)滑至B點(diǎn)過程中，重力勢能的減少量；(2)滑塊第一次經(jīng)過B點(diǎn)時所受支持力的大?。?3)為保證滑塊不從A處滑出，PC之間的最大距離．【例2】(2023屆揚(yáng)州模擬)如圖甲所示，質(zhì)量m＝50kg的運(yùn)發(fā)動(可視為質(zhì)點(diǎn))在河岸上A點(diǎn)緊握一根長L＝5.0m的不可伸長的輕繩，輕繩另一端系在距離水面高H＝10.0m的O點(diǎn)，此時輕繩與豎直方向的夾角為θ＝37°，C點(diǎn)是位于O點(diǎn)正下方水面上的一點(diǎn)，距離C點(diǎn)x＝4.8m處的D點(diǎn)有一只救生圈，O、A、C、D各點(diǎn)均在同一豎直面內(nèi)．假設(shè)運(yùn)發(fā)動抓緊繩端點(diǎn)，從臺階上A點(diǎn)沿垂直于輕繩斜向下以一定初速度v0躍出，當(dāng)擺到O點(diǎn)正下方的B點(diǎn)時松開手，最終恰能落在救生圈內(nèi)．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，取g＝10m/s2)求：甲乙(1)運(yùn)發(fā)動經(jīng)過B點(diǎn)時速度的大小vB；(2)運(yùn)發(fā)動從臺階上A點(diǎn)躍出時的動能Ek；(3)假設(shè)初速度v0不一定，且使運(yùn)發(fā)動最終仍能落在救生圈內(nèi)，那么救生圈離C點(diǎn)距離x將隨運(yùn)發(fā)動離開A點(diǎn)時初速度v0的變化而變化．試在坐標(biāo)系乙中粗略作出v0-x的圖像，并標(biāo)出圖線與x軸的交點(diǎn)．1.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)如下圖，借助一長為L的粗糙斜面，將一質(zhì)量為m的物體(視為質(zhì)點(diǎn))移上貨車．第一次使物體以初速度v從斜面底端沿斜面上滑，滑行的最大距離為eq\f(3,5)L；第二次使物體以相同的初速度向上滑行的同時，施加沿斜面向上的恒定推力，作用一段距離后撤去該力，物體繼續(xù)上滑，恰好到達(dá)斜面頂端．(1)求第一次上滑過程中物體的加速度大小a；(2)定性說明第二次上滑過程中物體可能的運(yùn)動情況；(3)求第二次上滑過程中推力對物體做的功W.2.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)一只下落的蘋果質(zhì)量為m，當(dāng)速度為v時，它的動能是()A.eq\f(1,2)mvB.mvC.eq\f(1,2)mv2D.mv23.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)質(zhì)量不同而具有相同動能的兩個物體，在動摩擦因數(shù)相同的水平面上滑行到停止，那么()A.質(zhì)量大的滑行的距離大B.質(zhì)量大的滑行的時間長C.質(zhì)量大的滑行的加速度小D.它們克服阻力做的功一樣多4.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)質(zhì)量為2kg的物體以一定的初速度沿傾角為30°的斜面向上滑行，在向上滑行的過程中，其動能隨位移的變化關(guān)系如下圖，那么物體返回到出發(fā)點(diǎn)時的動能為(取g＝10m/s2A.196JB.84JC.56JD.05.(2023年江蘇省普通高中學(xué)業(yè)水平測試)輕質(zhì)彈簧的一端固定于豎直墻壁，另一端緊靠一質(zhì)量m＝2.0kg的木板(彈簧與木塊沒有連接)，木塊與水平地面間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5，在外力作用下，木塊將彈簧壓縮了一段距離后靜止于A點(diǎn)，如下圖，現(xiàn)撤去外力，木塊向右運(yùn)動，離開彈簧后繼續(xù)滑行最終靜止于B點(diǎn)，AB間距離x＝1.0m.(取g＝10m/(1)求木塊在向右運(yùn)動過程中所受摩擦力的大??；(2)求木塊在A點(diǎn)時，彈簧的彈性勢能；(3)請定性說明木塊從A點(diǎn)運(yùn)動到B點(diǎn)的過程中，加速度大小和速度大小的變化情況．1.(2023屆無錫一中模擬)以下關(guān)于物體的動能的表達(dá)中，正確的選項是()A.速度不變、運(yùn)動物體的質(zhì)量發(fā)生變化，它的動能不一定變化B.質(zhì)量不變、運(yùn)動物體的速度大小發(fā)生變化，它的動能不一定會變化C.速度減半，質(zhì)量增大到原來的4倍，物體的動能是原來的2倍D.質(zhì)量減半、速度增大到原來的2倍，物體的動能是原來的2倍2.(2023屆蘇州學(xué)業(yè)水平測試模擬卷)質(zhì)量為1kg的物體以一定的初速度沿傾角為37°的斜面向上滑行，最后又回到出發(fā)點(diǎn).在此過程中，其動能隨物體到斜面底端距離的變化關(guān)系如下圖，那么物體在斜面上受到的摩擦力大小為(A.2NB.4NC.6ND.8N3.如圖甲所示，傾角為θ的足夠長的傳送帶以恒定的速率v0沿逆時針方向運(yùn)行．t＝0時，將質(zhì)量m＝1kg的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放在傳送帶上，物體相對地面的vt圖像如圖乙所示．設(shè)沿傳送帶向下為正方向，取g＝10m/s2.那么以下判斷錯誤的選項是甲乙A.傳送帶的速率v0＝10m/B.傳送帶的傾角θ＝30°C.物體與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5D.0～2.0s摩擦力對物體先做正功，再做負(fù)功4.(2023屆宿遷學(xué)業(yè)水平測試模擬卷)物體以140J的初動能從斜面底端沿斜面向上運(yùn)動過程中，經(jīng)過某點(diǎn)時動能減少了84J，機(jī)械能減少了36J，那么物體運(yùn)動到最高點(diǎn)后返回到斜面底端時的動能為()A.10JB.20JC.30JD.68J5.(2023屆鎮(zhèn)江學(xué)業(yè)水平測試模擬卷)如下圖，薄木板斜擱在高度一定的平臺和水平地板上，其頂端與平臺相平，末端位于地板的P處，并與地板平滑連接，將一可看成質(zhì)點(diǎn)的滑塊從木板頂端無初速度釋放，滑塊沿木板下滑，接著在地板上滑動，最終停在Q處.滑塊和木板及地板之間的動摩擦因數(shù)相同．現(xiàn)將木板截短一半，仍按上述方式擱在該平臺和水平地板上，再次將滑