专题04 功和能-2020年高考物理二轮专题过关增分攻略

2020年物理二轮专题过关宝典 专题四：功和能 【知识回扣】 一、功和功率 1.功的计算 恒力做的功：直接用W＝Flcos α计算。 变力做的功：①应用动能定理求解；②应用W＝Pt求解，此法适用于变力的功率P不变； 2.功率的计算 平均功率的计算方法：①利用 ＝ ；②利用 ＝F· cos α，其中 为物体运动的平均速度。 瞬时功率的计算方法：利用公式P＝Fvcos α，其中v为t时刻的瞬时速度； 3. 机车的两种启动模型的分析 （1）模型综述 物体在牵引力（受功率和速度制约）作用下，从静止开始克服一定的阻力，加速度不变或变化，最终加速度等于零，速度达到最大值。 （2）模型特征 a. 以恒定功率启动的方式： ①动态过程： ②这一过程的速度—时间图象如图所示： b. 以恒定加速度启动的方式： ①动态过程： ②这一过程的速度—时间图象如图所示： 深化拓展：无论哪种启动方式，机车最终的最大速度都应满足：vm＝ ，且以这个速度做匀速直线运动。 二、动能定理 1. 动能定理：合外力做功等于物体在这个过程中动能的变化量。 W＝Ek2－Ek1＝.mv－mv 2．适用范围 (1)动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动。 (2)既适用于恒力做功，也适用于变力做功。 三、机械能守恒定律 1.判断机械能是否守恒的两个角度 （1）从做功的角度：若只有重力(或弹力)做功或虽有其他外力做功但其他力做功的代数和为零，则该物体（或该系统）的机械能守恒。 2.从能的角度：若系统内只有动能和势能的相互转化，没有其他形式的能与机械能转化，且系统与外部也没有能力的转化与转移，则系统机械能守恒。 2.机械能守恒的三种表示形式 (1)守恒观点：Ek1＋Ep1＝Ek2＋Ep2(要选零势能参考平面) (2)转化观点：ΔEk＝－ΔEp(不用选零势能参考平面) (3)转移观点：ΔEA增＝ΔEB减(不用选零势能参考平面) 四、力学中的功能关系 合外力做功等于物体动能的改变 W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk 重力做功衡量重力势能的减少量 WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp 弹簧弹力做功衡量弹性势能的减少量 W弹＝Ep1－Ep2＝－ΔEp 除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的改变 W其他＝E2－E1＝ΔE 一对滑动摩擦力做功的代数和等于因摩擦而产生的内能 Q＝fx相对，x相对为物体间相对滑动的距离 【热门考点透析】 考点一 功和功率 1.轻质弹簧右端固定在墙上,左端与一质量m=0.5 kg的物块相连,如图甲所示,弹簧处于原长状态,物块静止且与水平面间的动摩擦因数μ=0.2。以物块所在处为原点,以水平向右为正方向建立x轴,现对物块施加水平向右的外力F,F随x轴坐标变化的情况如图乙所示,物块运动至x=0.4 m处时速度为零,则此时弹簧的弹性势能为(重力加速度g=10 m/s2)( 　　) 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 A.3.1 J B.3.5 J C.1.8 J D.2.0 J 2.质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开始受到水平力的作用。力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则（　　） A. 3t0时刻的瞬时功率为 B. 3t0时刻的瞬时功率为 C. 在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为 D. 在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为 3.(2019·河南重点中学3月理综联考)一辆汽车在平直的公路上由静止开始启动．在启动过程中，汽车牵引力的功率及其瞬时速度随时间的变化情况分别如图甲、乙所示．已知汽车所受阻力恒为重力的，重力加速度g取10 m/s2.下列说法正确的是(　　) A．该汽车的质量为3 000 kg B．v0＝6 m/s C．在前5 s内，阻力对汽车所做的功为25 kJ D．在5～15 s内，汽车的位移大小约为67.19 m 【增分攻略】 1.计算功率的基本思路 计算功率时，要明确是求瞬时功率，还是平均功率，若求瞬时功率，应明确是哪一时刻或哪个位置的瞬时功率，若求平均功率应明确是哪段时间内的平均功率。 2.机车启动问题 (1)明确启动方式：分清是匀加速启动还是恒定功率启动。 (2)匀加速启动过程：机车功率是不断改变的，但该过程中的最大功率是额定功率，匀加速运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运动。 (3)额定功率启动的过程：机车做加速度减小的加速运动，匀变速直线运动的规律不能用，速度最大值等于，牵引力是变力，牵引力做的功可用W＝Pt计算，但不能用W＝Flcosθ计算。 考点二 动能定理的应用 1.(2019•江苏卷)如图所