专题06 功和功率 动能定理-2021年高考物理二轮复习热点题型归纳与提分秘籍

2021年高考物理二轮复习热点题型归纳与提分秘籍 专题06 功和功率 动能定理 目录 一、热点题型归纳 1 【题型一】 功和功率的理解和计算 1 【题型二】 机车启动问题 4 【题型三】 动能定理及其应用 9 【题型四】 功能中的图像问题 12 二、高考题型标准练 17 一、热点题型归纳 【题型一】 功和功率的理解和计算 【题型解码】 1.要注意区分是恒力做功，还是变力做功，求恒力的功常用定义式． 2.变力的功根据特点可将变力的功转化为恒力的功(如大小不变、方向变化的阻力)，或用图象法、平均值法(如弹簧弹力的功)，或用W＝Pt求解(如功率恒定的力)，或用动能定理等求解． 【典例分析1】(2020·海南新高考3月诊断)一同学将地面上一质量m＝400 g的足球沿与水平方向成θ＝45°角踢出，足球与脚分开时的速度大小为10 m/s，不计空气阻力，足球可看成质点，重力加速度g＝10 m/s2.则该同学踢球时对足球做的功为(　　) A．200 J B．100 J C．20 J D．10 J 【答案】　C 【解析】　由题意可知，足球离开脚时的速度为10 m/s；而脚踢球时只有脚对足球做功，由动能定理可得W＝mv2＝×0.4×102 J＝20 J，故C正确，A、B、D错误． 【典例分析2】(2020·上海市青浦区期末)质量为m、初速度为零的物体，在变化情况不同的合外力作用下都通过位移x0.下列各种情况中合外力做功最多的是(　　) 【答案】　C 【解析】　由F－x图象与横坐标轴围成的面积表示功知，C中面积最大，合外力做功最多． 【典例分析3】(2020·湖北随州市3月调研)如图所示，一半圆槽固定在水平面上，A、B两点为最高点，O为最低点，一个小球在外力控制下沿AOB做匀速圆周运动，下列说法正确的是(　　) A．半圆槽对小球的支持力先做正功后做负功 B．合力对小球先做负功后做正功 C．小球在最低点O时，所受合力的功率最大 D．整个过程中小球重力的功率先减小后增大 【答案】　D 【解析】　小球在外力控制下沿AOB做匀速圆周运动，半圆槽对小球的支持力与其速度一直垂直，故支持力不做功，故A错误；小球做匀速圆周运动，合力提供向心力，指向圆心，方向始终与速度方向垂直，合力不做功，功率为零，故B、C错误；小球在运动过程中，竖直分速度先减小后增大，故小球重力的功率先减小后增大，故D正确． 【典例分析4】．(2020·浙江杭州二中3月模拟)如图所示，在外力作用下某物体做直线运动的图象为正弦曲线．从图中可以判断(　　) A．在0～t1时间内，外力做正功 B．在0～t1时间内，外力的功率逐渐增大 C．在t2时刻，外力的功率最大 D．在t1～t3时间内，外力做的总功不为零 【答案】　A 【解析】　在0～t1时间内，由题图可知，物体的速度增大，动能增大，由动能定理知外力做正功，A正确；v－t图象斜率表示加速度，加速度与外力成正比，则知在0～t1时间内，加速度减小，外力减小，速度增大．由题图可知0时刻速度为零，由P＝Fv可知外力的功率为零．t1时刻速度最大但拉力为零，t1时刻外力的功率也为零，可知外力的功率先增大后减小，B错误；t2时刻物体的速度为零，加速度不为零，外力不为零，由P＝Fv可知外力的功率为零，C错误；在t1～t3时间内，物体的动能变化量为零，由动能定理可知外力做的总功为零，D错误． 【提分秘籍】 计算功和功率时应注意的问题 (1)计算功时，要注意分析受力情况和能量转化情况，分清是恒力做功，还是变力做功，恒力做功一般用功的公式或动能定理求解，变力做功用动能定理、转化法或图象法求解。 (2)用图象法求外力做功时应注意横轴和纵轴分别表示的物理意义，若横轴表示位移，纵轴表示力，则可用图线与横轴围成的面积表示功，例如下图甲、乙、丙所示(丙图中图线为圆弧)，力做的功分别为W1＝F1x1、W2＝F2x2、W3＝F3x3。 (3)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；应注意区分公式P＝和公式P＝Fvcosθ的适用范围，P＝计算的是平均功率，P＝Fvcosθ侧重于对瞬时功率的计算。 【强化训练】 1.(2020·上海市静安区检测)一个质量为0.2 kg的弹性小球，在光滑水平面上以6 m/s的速度垂直撞到墙上，碰撞后小球沿相反方向运动，反弹后的速度大小与碰撞前相同，碰撞前后小球速度变化量的大小为|Δv|，碰撞过程中墙对小球做的功为W，则(　　) A．|Δv|＝0，W＝0 B．|Δv|＝0，W＝7.2 J C．|Δv|＝12 m/s，W＝0 D．|Δv |