高考物理二轮复习【专题06】功和能(讲)(原卷版).pdf
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1、2015 年高三二轮复习讲练测之讲案【新课标版物理】 专题 06 功和能 考向 01 功和功率 1. 讲高考 (1)考纲要求 掌握做功正负的判断和计算功的方法;理解 t W P和FvP的关系,并会运用;会分析机 车的两种启动方式 (2)命题规律 从近几年高考来看,关于功和功率的考查,多以选择题的形式出现,有时与电流及电磁感应 相结合命题 案例 1 【2014重庆卷】某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力分别 为车重的 1 k和 2 k倍,最大速率分别为 1 v和 2 v,则() A. 112 vkvB. 1 2 1 2 v k k vC. 1 1 2 2 v k k vD. 1
2、22 vkv 案例 2 ( 2013 上海卷) 汽车以恒定功率沿公路做直线运动,途中通过一块沙地。汽车在公路 及沙地上所受阻力均为恒力,且在沙地上受到的阻力大于在公路上受到的阻力。汽车在驶入 沙地前己做匀速直线运动,它在驶入沙地到驶出沙地后的一段时间内,位移s随时间 t 的变化 关系可能是() 2. 讲基础 (1)功 做功的两个要素:力;物体在力的方向上发生的位移 公式:WFlcos_(只适用恒力做功) 功是标 ( 标或矢 ) 量 功的正负 (2)功率 定义: 物理意义: 公式: t W P,P为时间 t 内的平均功率 cosFvP ( 说明: 为F与v的夹角;v为平均速度,则P为平均功率;v
3、为瞬时速 度,则P为瞬时功率 ) (3)机车的启动问题 以恒定功率启动的方式: 动态过程: 这一过程的速度时间图象如图所示: 以恒定加速度启动的方式: 动态过程: 这一过程的速度时间图象如图所示: 特别提醒:无论哪种启动方式,机车最终的最大速度都应满足: f M F P v,且以这个速度做 匀速直线运动 3. 讲典例 案例 1【2015?吉林省实验中学高三毕业班第三次适应性测试】如图甲所示,滑轮质量、摩 擦均不计,质量为2 kg 的物体在 F 作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变 化关系如图乙所示,由此可知() A物体加速度大小为2 m/s 2 BF 的大小为21 N C2 s末
4、 F 的功率大小为42 W D2 s内 F 做功的平均功率为42 W 【趁热打铁】【2014河南长葛三高高三上期第三次考试】如图所示,质量分别为m1和 m2 的两个物体,m1W2 (B)W1F阻,所以之后还要在 功率不变的情况下变加速一段时间才达到最后的最大速度vm. 5. 讲易错 【题目】【 2014?北京 101 中学 2014 届高三年级第三次月考】如图所示,质量为m 的物体 静止在水平光滑的平台上,系在物体上的绳子跨过光滑的定滑轮,由地面上的人以速度v0水 平向右匀速拉动,设人从地面上平台的边缘开始向右行至绳与水平方向夹角为45 处,在此 过程中人的拉力对物体所做的功为() A 2 2
5、 0 mv B 2 2 2 0 mv C 4 2 0 mv D 2 0 mv 考向 02 动能定理 1. 讲高考 (1)考纲要求 掌握动能的概念,会求动能的变化量;掌握动能定理,并能在实际问题中熟练应用 (2)命题规律 动能定理多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的综合 性试题;动能定理仍将是高考考查的重点,高考题注重与生产、生活、科技相结合,将对相 关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中。 案例 1 【 2014新课标全国卷】一物体静止在粗糙水平地面上,现用一大小为F1的水平拉 力拉动物体, 经过一段时间后其速度变为v,若将水平拉力的大小改为F2,物体从静
6、止开始经 过同样的时间后速度变为2v,对于上述两个过程,用 1F W、 2F W分别表示拉力F1、F2所做的 功, 1f W、 2f W分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则() A. 21 4 FF WW, 21 2 ff WWB. 21 4 FF WW, 12 2 ff WW- C. 21 4 FF WW, 12 2 ff WWD. 21 4 FF WW, 21 2 ff WW 案例 2 【2014全国大纲卷】一物块沿倾角为的斜坡向上滑动。当物块的初速度为v 时, 上升的最大高度为H,如图所示;当物块的初速度为 2 v 时,上升的最大高度记为h。重力加速 度大小为g。物块与斜坡间的动摩擦因
7、数和h分别为() Atan 和 2 H B ( 2 2 v gH 1)tan和 2 H Ctan 和 4 H D ( 2 2 v gH 1) tan和 4 H 案例 3 (多选)(2013 江苏卷) 如图所示 ,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块 相连。 .弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出)。物块的质量为m,AB =a ,物块与 桌面间的动摩擦因数为 。现用水平向右的力将物块从O点拉至 A点,拉力做的功为W。撤去拉 力后物块由静止向左运动,经O点到达 B点时速度为零。 重力加速度为g。 则上述过程中 () A物块在 A点时,弹簧的弹性势能等于W- 2 1 mga B物块在
8、B点时,弹簧的弹性势能小于W- 2 3 mga C经 O点时,物块的动能小于W- mga D物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能 2. 讲基础 (1)动能 定义:物体由于运动而具有的能 表达式: 2 2 1 mvEk (2)动能定理 内容: 表达式: 2 1 2 2 2 1 2 1 mvmvW 适用条件:动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动;既适用于恒力做功,也适用 于变力做功;力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以分阶段作用。 3. 讲典例 案例 1 【2014?北京市名校联盟高三试卷】“ 旋转秋千 ” 是游乐园里常见的游乐项目,其基本装 置是将绳子上端固定
9、在转盘的边上,绳子下端连接座椅,人坐在座椅上随转盘旋转而在空中 飞旋。若将人和座椅看质点,“ 旋转秋千 ” 可简化为如图所示的模型。其中,处于水平面内的圆 形转盘,半径为r,可绕穿过其中心的竖直轴转动。让转盘由静止开始逐渐加速转动,经过一 段时间后质点与转盘一起以角速度做匀速圆周运动,此时绳子与竖直方向的夹角为。已 知绳长为L 且不可伸长,质点的质量为m,不计空气阻力及绳重。则下列说法中正确的是 () A.质点的重力越大,绳子与竖直方向的夹角越小 B.质点做匀速圆周运动的向心力是其所受悬线的拉力 C. 转盘转动的角速度与夹角的关系为= sin tan Lr g D.质点从静止到做匀速圆周运动的
10、过程中,绳子对质点做的功为tan)sin( 2 1 Lrmg 【趁热打铁】(多选) 【2014浙江东阳中学高三上期期中】质量分别为2m 和 m 的 A、B 两物 体分别在水平恒力F1和 F2的作用下沿水平面运动,撤去F1、 F2后受摩擦力的作用减速到停 止,其 V- t 图象如图所示。则下列说法正确的是 AF1和 F2大小之比 1: 1 BF1和 F2对 A、B 做功之比为1:1 CA、B所受摩擦力大小之比为1:1 D全过程中摩擦力对A、B 做功之比为1:1 案例 2 【2014浙江湖州中学高三上期期中】质量为 m 的物块在平行于斜面的力F 作用下, 从固定斜面的底端A 由静止开始沿斜面上滑,
11、经B 点时速率为v,此时撤去F,物块滑回斜 面底端时速率也为v,斜面倾角为 ,A、B 间距离为 x,则() A整个过程中重力做功为sinmgx B整个过程中物块克服摩擦力做功为Fx; C上滑过程中克服重力做功为 2 2 1 2 1 mvFx D从撤去 F 到物块滑回斜面底端,摩擦力做功为sinmgx 【趁热打铁】【2014浙江杭州市重点中学高三上期第一次月考】如图所示,一质量为m0.5 kg 的小滑块,在F4 N 水平拉力的作用下,从水平面上的A 处由静止开始运动,滑行x 1.75 m 后由 B 处滑上倾角为37 的光滑斜面,滑上斜面后拉力的大小保持不变,方向变为沿斜 面向上,滑动一段时间后撤
12、去拉力。已知小滑块沿斜面上滑到的最远点C 距 B 点为 L2 m, 小滑块最后恰好停在A 处。不计B 处能量损失, g 取 10 m/s2,已知 sin 37 0.6,cos 37 0.8。试求: (1)小滑块与水平面间的动摩擦因数 ; (2)小滑块在斜面上运动时,拉力作用的距离x0; (3)小滑块在斜面上运动时,拉力作用的时间t。 4. 讲方法 (1)对动能定理的理解: 动能定理公式中等号表明了合外力做功与物体动能的变化间的两个关系: 数量关系:即合外力所做的功与物体动能的变化具有等量代换关系可以通过计算物体动 能的变化,求合外力的功,进而求得某一力的功 因果关系:合外力的功是引起物体动能变
13、化的原因;动能定理中涉及的物理量有F、l、m、 v、W、Ek等,在处理含有上述物理量的问题时,优先考虑使用动能定理 (2)运用动能定理需注意的问题 应用动能定理解题时,在分析过程的基础上无需深究物体运动过程中状态变化的细节,只 需考虑整个过程的功及过程初末的动能 若过程包含了几个运动性质不同的分过程,既可分段考虑,也可整个过程考虑。 应用动能定理分析多过程问题,关键是对研究对象受力分析:正确分析物体受力,要考虑 物体受到的所有力,包括重力;要弄清各力做功情况,计算时应把已知功的正、负代入动能 定理表达式;有些力在物体运动全过程中不是始终存在,导致物体的运动包括几个物理过程, 物体运动状态、受力
14、情况均发生变化,因而在考虑外力做功时,必须根据不同情况分别对待。 在应用动能定理解决问题时,动能定理中的位移、速度各物理量都要选取同一个惯性参考 系,一般都选地面为参考系。 5. 讲易错 【题目】【2013 江苏省扬州市高三上学期期中考试】如图所示,水平桌面右端固定一光滑定滑 轮, O 点到定滑轮的距离s=0.5m,当用竖直向下的力将质量m=0.2kg 的木块 A按住不动时, 质量 M=0.3kg 的重物 B刚好与地面接触 (对地面无压力) , 木块与桌面间的动摩擦因数为0.5 然 后将木块A 拉到 P点, OP 间的距离为h=0.5m,待 B 稳定后由静止释放,g 取 10m/s 2求: (
15、1)木块 A 按住不动时所受摩擦力; (2)木块 A 由静止释放后运动到O 点时的速度大小; (3)通过计算说明木块A 是否会撞到定滑轮?若不会撞上请求出最终木块A 停在距定滑轮多 远的地方;若会撞上,请定性说出两种避免撞上的解决方案 考向 03 机械能守恒定律 1. 讲高考 (1)考纲要求 掌握重力势能、弹性势能的概念,并能计算;掌握机械能守恒的条件,会判断物体的机械能 是否守恒;掌握机械能守恒定律的三种表达形式,理解其物理意义,并能熟练应用 (2)命题规律 机械能守恒定律,多数是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合的 综合性试题;高考题注重与生产、生活、科技相结合,将对
16、相关知识的考查放在一些与实际 问题相结合的情境中 案例 1 【 2014安徽卷】如图所示,有一内壁光滑的闭合椭圆形管道,置于竖直平面内,MN 是通过椭圆中心O 点的水平线。已知一小球从M 点出发,初速率为v0,沿管道MPN 运动, 到 N 点的速率为v1,所需时间为t1;若该小球仍由M 点以出速率v0出发,而沿管道MQN 运 动,到 N 点的速率为v2,所需时间为t2。则() A.v1=v2,t1t2B. v1v2,t1t2C. v1=v2,t1t2D. v1v2,t1t2 案例 2 【2014北京卷】如图所示,竖直平面内的四分之一圆弧轨道下端与水平桌面相切, 小滑块 A 和 B 分别静止在圆
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