必考点08 功、功率　机车启动问题-【对点变式题】2021-2022学年高一物理下学期期中期末必考题精准练（人教版2019）

必考点08 功、功率　机车启动问题 题型一 恒力做功的分析和计算 例题1（2021辽宁大连）如图所示，在水平地面上，一物块在与水平方向成θ角的恒力F作用下，水平向右运动了一段位移x．在此过程中，恒力F对物体所做的功为（　　） A. Fxcosθ B. C. Fxsinθ D. 【答案】A 【解析】F为恒力，x为位移，θ为力与位移的夹角；故拉力F做的功为：W=Fxcosθ. 故选A． 例题2 （2021江西九江）物体在水平恒力F的作用下，在光滑的水平面上由静止开始加速前进了路程s。接着进入一个粗糙水平面。又匀速前进了路程s。设力F在第一段路程中对物体做功为W1，平均功率为P1；在第二段路程中力F对物体做功为W2，力F做功的平均功率为P2。则（　　） A. W1=W2，P1=P2 B. W1>W2，P1=P2 C. W1<W2，P1>P2 D. W1=W2，P1<P2 【答案】D 【解析】由力对物体做功的公式W=Fs可知，在光滑的水平面和粗糙水平面上的运动作用力和路程相等，因此做功相等，即W1=W2。在光滑的水平面上由静止开始加速运动时，设所用时间为t1，加速度为a，末速度是v，则有，，在粗糙水平面上匀速运动时，设所用时间为t2，有s=vt2，则有，t1=2t2，由功率公式可知P1<P2，因此ABC错误，D正确。 故选D． 【解题技巧提炼】 1．判断力做功与否以及做功正负的方法 判断依据 适用情况 根据力与位移的方向的夹角判断 常用于恒力做功的判断 根据力与瞬时速度方向的夹角α判断：0≤α＜90°，力做正功；α＝90°，力不做功；90°＜α≤180°，力做负功 常用于质点做曲线运动时做功的判断 2.计算功的方法 (1)恒力做的功：直接用W＝Flcos α计算． (2)合外力做的功 方法一：先求合外力F合，再用W合＝F合lcos α求功． 方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合外力做的功． 方法三：利用动能定理W合＝Ek2－Ek1. 题型二 变力做功的分析和计算 例题1 (图象法)如图甲所示，质量为4 kg的物体在水平推力作用下开始运动，推力大小F随位移大小x变化的情况如图乙所示，物体与地面间的动摩擦因数μ＝0.5，g取10 m/s2，则(　　) A．物体先做加速运动，推力减小到零后才开始做减速运动 B．运动过程中推力做的功为200 J C．物体在运动过程中的加速度先变小后不变 D．因推力是变力，无法确定推力做功的大小 【答案】B 【解析】滑动摩擦力Ff＝μmg＝20 N，物体先加速运动，当推力减小到20 N时，加速度减小为零，之后推力逐渐减小，物体做加速度增大的减速运动，当推力减小为零后，物体做匀减速运动，选项A、C错误；F－x图象中图线与横轴所围的面积表示推力做的功，W＝×100×4 J＝200 J，选项B正确，D错误． 故选B． 例题2 (等效转换法)如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升．若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1和W2，图中AB＝BC，则(　　) A．W1>W2 B．W1<W2 C．W1＝W2 D．无法确定W1和W2的大小关系 【答案】A 【解析】 轻绳对滑块做的功为变力做功，可以通过转换研究对象，将变力做功转化为恒力做功；因轻绳对滑块做的功等于拉力F对轻绳做的功，而拉力F为恒力，W＝F·Δl，Δl为轻绳拉滑块过程中力F的作用点移动的位移，大小等于定滑轮左侧绳长的缩短量，由题图及几何知识可知，ΔlAB>ΔlBC，故W1>W2，A正确． 故选A． 【解题技巧提炼】 方法 以例说法 应用动能定理 　用力F把小球从A处缓慢拉到B处，F做功为WF，则有：WF－mgL(1－cos θ)＝0，得WF＝mgL(1－cos θ) 微元法 　质量为m的木块在水平面内做圆周运动，运动一周克服摩擦力做功Wf＝Ff·Δx1＋Ff·Δx2＋Ff·Δx3＋…＝Ff(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝Ff·2πR 图象法 　一水平拉力拉着一物体在水平面上运动的位移为x0，图线与横轴所围面积表示拉力所做的功，W＝x0 平均值法 　当力与位移为线性关系，力可用平均值＝表示，代入功的公式得W＝·Δx 等效转换法 　恒力F把物块从A拉到B，绳子对物块做功W＝F·(－) 题型三 功率的分析和计算 例题1 （2021江苏扬州）如图所示为我国自行研制的新一代大型客机C919。已知其质量为m，起飞前在水平跑道上以加速度a做匀加速直线运动，受到的阻力大小为f，则运动t时刻发动机的输出功率为（　　） A. fat B. ma2t C. （f+ma