专题06 功和能-三年（2020-2022）高考物理真题模拟题分类练（全国卷专用）

全国三年（2020-2022）高考物理真题分项汇编 专题06 功和能 【考纲定位】 近3年考情分析 考点要求 等级要求 考题统计 2022 2021 2020 功 功率和机车启动问题 Ⅱ 动能定理及其应用 Ⅱ 全国甲卷·T14 全国甲卷·T20 全国甲卷·T24 全国乙卷·T24 Ⅱ卷·T16 机械能守恒定律及其应用 Ⅱ 全国乙卷·T16 功能关系及能量守恒定律 Ⅱ Ⅰ卷·T20 实验六：探究动能定理 Ⅲ卷·T22 实验七：探究机械能守恒定律 【知识重现】 考点一 功的计算方法 恒力做功 W=Flcosα 变力做功 （1）利用微元法 （2）利用平均力 （3）利用动能定理 （4）利用F­x图像 （5）当变力的功率P一定时，可用W=Pt求功 合力做功 （1）先求合力F合，再用W总=F合l cos α求总功 （2）先求各个力做的功W1、W2、W3、…，再应用W总=W1＋W2＋W3＋…求总功 考点二 两种功率的计算方法 平均功率 （1）利用P=。 （2）利用P=Fv cos α，其中v为物体运动的平均速度 瞬时功率 （1）利用公式P=Fv cos α，其中v为t时刻的瞬时速度。 （2）利用公式P=FvF，其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度。 （3）利用公式P=Fvv，其中Fv为物体受到的外力F在速度v方向上的分力。 考点三 机车启动问题的两种求解思路 1、（1）机车以恒定功率启动： （2）机车以恒定加速度启动： 2、几个重要关系式 （1）无论哪种启动过程，机车的最大速度都为vm=。 （2）机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束后功率最大，速度不是最大，即v=<vm=。 （3）机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W=Pt，由动能定理得Pt-F阻x=ΔEk，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移、速度或时间。 考点四 动能和动能定理 1.对动能定理的理解 （1）动能定理表达式W=ΔEk中，W表示所有外力做功的代数和。ΔEk为所研究过程的末动能与初动能之差，且物体的速度均是相对地面的速度。 （2） 2.应用动能定理解题的思维流程 3.应用动能定理解题应注意事项 （1）动能定理往往用于单个物体的运动过程，由于不涉及加速度及时间，比动力学研究方法要简捷。 （2）动能定理表达式是一个标量式，在某个方向上应用动能定理是没有依据的。 （3）物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的过程（如加速、减速的过程），此时可以分段考虑，也可以对全过程考虑，但如能对整个过程利用动能定理列式，则可使问题简化。 （4）根据动能定理列方程时，必须明确各力做功的正、负，确实难以判断的先假定为正功，最后根据结果加以检验。 考点五 机械能守恒的理解与判断 1、机械能是否守恒的三种判断方法 定义法 利用机械能的定义直接判断，分析物体或系统的动能和势能的和是否变化，若不变，则机械能守恒 做功法 若物体或系统只有重力或系统内弹力做功，或有其他力做功，但其他力做功的代数和为零，则机械能守恒 转化法 若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式能的转化，则机械能守恒 2、应用机械能守恒定律解题的基本思路 定对像 选取研究对象——物体或系统 两分析 根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做功分析 判守恒 根据机械能守恒定律的条件判断机械能是否守恒 选公式 灵活选取机械能守恒定律的方程形式（Ek1＋Ep1=Ek2＋Ep2[守恒式]、ΔEk=-ΔEp[转化式]、EkA=-ΔEpB[转移式]） 考点三 功能关系 解答功能关系问题的要点 功能关系 （1）功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化。 （2）做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必须通过做功来实现。 几种常见的功能关系 重力做功与重力势能 WG=-ΔEp 弹簧弹力做功与弹性势能 W弹=-ΔEp 电场力做功与电势能 W电=-ΔEp 合力做功与动能 W合=ΔEk 除重力或弹力以外的其它力做功 W其=ΔE 两个特殊的功能关系 （1）滑动摩擦力与两物体间相对滑行距离的乘积等于产生的内能，即Ffx相对=Q。 （2）电磁感应过程中克服安培力做的功等于产生的电能，即W克安=E电。 【真题汇编】 1. （2022·全国甲卷·T14）北京2022年冬奥会首钢滑雪大跳台局部示意图如图所示。运动员从a处由静止自由滑下，到b处起跳，c点为a、b之间的最低点，a、c两处的高度差为h。要求运动员经过c点时对滑雪板的压力不大于自身所受重力的k倍，运动过程中将运动员视为质点并忽略所有阻力，则