专题二 第1讲 功能关系与能量守恒(Word教参)-【状元桥】2022高考物理二轮专题复习（老高考）

专题二　动量与能量 第1讲　功能关系与能量守恒 备考导航 思维导图 命题轨迹 备考指要 功和功率、机车启动问题 (2019、2020、2021) 动能定理的应用 (2019、2020、2021) 机械能守恒定律的应用 (2019、2020、2021) 功能关系的应用 (2019、2020、2021) 1.机车启动的 “两种”过程 (1) 以恒定功率启动，先做加速度减小的加速运动，达到最大速度后做匀速运动． (2)以恒定加速度启动，先做匀加速运动，达到额定功率后做加速度减小的加速运动，最后做匀速运动． 2．功能关系应用的“三点”注意 (1)分清各力的做功情况，根据功能转化关系确定能量之间的转化情况． (2)摩擦力产生的内能Q＝fx相对，要分清各段相对滑动路径的长度及总长度． (3)要确定好初、末状态，过程中各种形式能的转化，根据功能关系列式求解. 热点题型一　功和功率的分析与计算 1．功和功率的计算 (1)功的计算 ①明确是求哪个力的功，该力是恒力还是变力． ②恒力做功一般用功的公式求解，而变力做功一般用动能定理或图像法求解，用图像法求外力做功时应注意横轴和纵轴分别表示的物理意义． (2)功率的计算 ①明确是求瞬时功率还是平均功率． ②P＝侧重于平均功率的计算，P＝Fvcos α(α为F和v的夹角)侧重于瞬时功率的计算． 2．机动车匀加速启动过程的最大速度v1(此时机动车输出的功率最大)和全程的最大速度vm(此时F牵＝F阻)求解方法． (1)求v1：由F牵－F阻＝ma，P＝F牵v1，可求v1＝. (2)求vm：由P＝F阻vm，可求vm＝. 命题视角一　功和功率 【典例1】(2020·陕西学考)起重机将质量为2.0×104 kg的物体匀速竖直向上提升了5 m，g取10 m/s2，则起重机的拉力对物体所做的功为(　　) A．1.0×105 J B．2.0×105 J C．1.0×106 J D．2.0×106 J 答案　C 解析　由题意可知，物体始终处于平衡状态，由平衡条件可知起重机的拉力F＝mg，由做功的计算公式可得起重机的拉力对物体做的功为W＝Fs＝2.0×104×10×5 J＝1.0×106 J，选项C正确． 命题视角二　机车启动问题 【典例2】(2021·湖北龙泉中学、宜昌一中联考)已知某品牌概念车的质量为m、额定功率为P，运动过程中汽车所受的阻力大小恒定，若保持额定功率P不变，汽车能达到的最大速度为v.若汽车以的恒定功率启动，从静止开始做加速直线运动，当速度为时，汽车的加速度大小为a1；当速度为时，汽车的加速度大小为a2，则加速度之差a1－a2为(　　) A. B． C． D． 答案　A 解析　汽车以额定功率启动，当牵引力大小等于阻力大小时，汽车具有最大速度，即v＝，当汽车以的恒定功率启动，速度为时，牵引力F1＝＝，由牛顿第二定律有F1－f＝ma1，解得a1＝，速度为时，牵引力F2＝＝，由牛顿第二定律有F2－f＝ma2，解得a2＝，则a1－a2＝，选项A正确． 1．(2021·江苏姜堰中学期中)(多选)一质量为2 kg的物体，在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做匀速运动，当运动一段时间后，拉力逐渐减小，且当拉力减小到零时，物体刚好停止运动，图中给出了拉力随位移变化的关系图像．已知重力加速度g取10 m/s2，由此可知(　　) A．物体与水平面间的动摩擦因数为0.35 B．减速过程中拉力对物体所做的功约为13 J C．匀速运动时的速度约为6 m/s D．减速运动的时间约为1.7 s 答案　ABC 解析　物体匀速运动时，受力平衡，则F＝μmg，μ＝＝＝0.35，选项A正确；因为W＝Fx，故拉力的功等于F－x图线与x坐标轴包围的面积，由图线可知曲线与x轴间小格数约为13，则减速过程中拉力对物体做功为13×1 J＝13 J，选项B正确；由动能定理可知WF－μmgx＝0－mv，其中x＝7 m，则解得v0＝6 m/s，选项C正确；由于不知道具体的运动情况，无法求出减速运动的时间，选项D错误． 2．(2021·贵州贵阳摸底)一列质量为m的动车，初速度为v0，以恒定功率P在平直轨道上运动，经时间t达到该功率下的最大速度vmax，设动车行驶过程中所受到的阻力f保持不变．则动车在时间t内(　　) A．做匀加速直线运动 B．加速度和速度均逐渐减小 C．牵引力的功率P＝fvmax D．牵引力做的功W＝mv－mv 答案　C 解析　根据牛顿第二定律得F牵－f＝ma，而P＝F牵v，动车的速度在增大，则牵引力在减小，故加速度在减小，选项A、B错误；当加速度为零时，速度达到最大，为vmax，此时牵引力的大小等于阻力f，故功率P＝fvmax，选项C正确；设克服阻力做的功为Wf，根据动能定理有W－Wf＝mv－mv，故