章末整合提升1-（教师WORD）2021-2022学年高中物理【精讲精练】鲁科版必修第二册 新课标辅导

第1章 一、相互作用的两个滑动摩擦力做的功与产生内能的关系[科学思维] 如图1－1所示，木板B长为L，静止在光滑水平面上，一个小物体A以速度v0滑上B的左端，当A滑到B的右端时恰好相对B静止。此时物体B运动了s的位移，可以判断B对A的摩擦力做功为：W1＝－Ff(s＋L)；A对B的摩擦力做功为：W2＝Ff，所以这一对摩擦力对系统做功总和为：W＝－FfL。从能量的角度说，这就是转化为内能的部分。 图1－1 综上可知：①相互摩擦的系统内，一对静摩擦力所做的总功等于零。②相互摩擦的系统内，一对滑动摩擦力所做的功总是负值，其绝对值等于滑动摩擦力与相对位移的乘积，即恰等于系统损失的机械能。 [例1]　如图1－2所示，电机带动水平传送带以速度v匀速运动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为μ。设传送带足够长。当小木块与传送带相对静止时，求此过程中： 图1－2 (1)小木块的位移； (2)传送带转过的路程； (3)小木块获得的动能； (4)产生的热量。 [解析]　小木块刚放上时，速度为零，受到传送带的滑动摩擦力作用，做匀加速直线运动，达到与传送带速度相同后不再有相对滑动，整个过程中小木块获得一定的动能，系统要产生热量。对小木块，相对滑动时，由ma＝μmg得加速度a＝μg。由v＝at得达到相对静止所用时间t＝。 (1)小木块的位移x1＝t＝； (2)传送带始终匀速运动，转过的路程x2＝vt＝； (3)小木块获得的动能Ek＝mv2； (4)摩擦产生的热量Q＝μmg(x2－x1)＝mv2。 [答案]　(1)　(2)　(3)mv2　(4)mv2 ◎针对训练 1．如图1－3所示，斜面的倾角为θ，质量为m的滑块距挡板P的距离为s0，滑块以初速度v0沿斜面上滑，滑块与斜面间的动摩擦因数为μ，滑块所受摩擦力小于重力沿斜面向下的分力。若滑块每次与挡板相碰均无机械能损失，求滑块经过的总路程。 图1－3 解析　滑块最终要停在斜面底部，设滑块经过的总路程为s，对滑块运动的全程应用能量守恒定律，全程所产生的热量为Q＝mv＋mgs0sin θ 又因为全程产生的热量等于克服摩擦力所做的功，即 Q＝μmgscos θ 解以上两式可得s＝(＋s0tan θ)。 答案　(＋s0tan θ) 二、四个“功率”辨析[物理观念] 1．功率 功率是表示物体做功快慢的物理量。 公式P＝是功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算。 2．平均功率和瞬时功率 (1)平均功率 平均功率表示力在一段时间内做功的平均快慢程度。平均功率与一段时间(或过程)相关。计算时应明确是哪个力在哪段时间(或过程)内做功的平均功率。常用P＝来求平均功率，如果用P＝Fv求平均功率，公式中的v应为平均速度。 (2)瞬时功率 瞬时功率表示力在一段极短时间内做功的快慢程度，计算时应明确是哪个力在哪个时刻(或状态)的功率。如果用公式P＝Fv求瞬时功率，公式中的v应为瞬时速度。 3．额定功率和实际功率 额定功率是指动力机械长期正常工作时最大的输出功率，是动力机械重要的性能指标。一个动力机械的额定功率是一定的，通常都在铭牌上标明。机械工作时必须受额定功率的限制。实际功率是机械工作时实际的输出功率，实际功率可以小于、等于额定功率，但实际功率长时间大于额定功率会损坏机器。 [例2]　质量是2 t、额定功率为80 kW的汽车，在平直公路上行驶中的最大速度为20 m/s。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2 m/s2，运动中的阻力不变，求： (1)汽车所受阻力的大小； (2)3 s末汽车的实际功率； (3)前3 s内汽车的平均功率； (4)6 s末汽车的实际功率。 [解析]　(1)所求的是运动中的阻力，若不注意“运动中的阻力不变”，则阻力不易求出。以最大速度行驶时，根据P额＝Ffvm，可求得Ff ＝4 000 N，此时牵引力和阻力大小相等。 (2)由于3 s末的速度v＝at＝6 m/s，而由F－Ff＝ma得牵引力F＝8 000 N，故此时的功率为P＝Fv＝4.8×104 W＝48 kW。 (3)汽车前3 s内的位移l＝at2＝9 m， 前3 s内汽车牵引力所做的功W＝Fl＝72 000 J， 前3 s内的平均功率＝＝ W＝24 kW。 (4)若汽车匀加速运动6 s，则此时汽车的速率v′＝at′＝12 m/s，此时汽车实际功率P1＝Fv′＝8 000×12 W＝96 kW。显然，此时的实际功率超过了汽车所允许的额定功率，即汽车匀加速的时间应该小于6 s，当汽车的实际功率等于汽车的额定功率时，汽车开始以额定功率做变加速运动了。 故汽车6 s末的实际功率P1＝P额＝80 kW。 [答案]　(1)4 000 N　(2)48 kW　(3)24 kW (4)80 kW ◎针对训练 2．如图1－4所