2023届高考物理二轮复习学案：专题02 第1讲　功和功率 动能定理 题型一　功和功率的分析与计算

HKA 　　　 　　 　　　 高三物理二轮复习导学案 编号ER－012 专题02 第1讲　功和功率 动能定理 题型一　功和功率的分析与计算 2023 .01. 14 1.理解功和功率的概念。 2.掌握功和功率的分析与计算方法。 考向1 变力功的计算 [例1] (2021·山东卷·3)如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连．木块以水平初速度v0出发，恰好能完成一个完整的圆周运动．在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为(　　) A. B. C. D. 答案　B 解析　在运动过程中，只有摩擦力做功，而摩擦力做功与路径有关，根据动能定理－Ff·2πL＝0－mv02，可得摩擦力的大小Ff＝，故选B. 考向2 功率的计算 [例2] (2022·江苏南通高三阶段练习)如图3所示，运动员在做俯卧撑运动。已知运动员每分钟完成25个俯卧撑，则运动员克服重力做功的平均功率最接近(　　) 图3 A．1 W B．10 W C．100 W D．1 000 W 答案　C 解析　假设运动员质量为60 kg，每次重心上升的距离均为0.3 m，克服重力做功为W＝nmgh＝25×60×10×0.3 J＝4 500 J，则运动员克服重力做功的平均功率约为P＝＝ W＝75 W，故C正确。 考向3 机车的启动问题 [例3] (2021·江苏泰州高三开学考试)复兴号动车在世界上首次实现速度350 km/h自动驾驶功能，成为我国高铁自主创新的又一重大标志性成果。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vm，设动车行驶过程所受到的阻力F保持不变。动车在时间t内(　　) 图5 A．牵引力的功率P＝Fvm B．做匀加速直线运动 C．动车的位移x＝t D．牵引力做功W＝mv－mv 答案　A 解析　动车达到最大速度时，牵引力等于阻力，所以P＝F牵vm＝Fvm，故A正确；机车启动的过程中，随着速度的增加，牵引力逐渐减小，而阻力保持不变，由a＝＝－知，加速度逐渐减小，因此动车做加速度逐渐减小的加速运动，故B错误；从v0到最大速度vm的过程中，由动能定理得Pt－Fx＝mv－mv，解得x＝，故C错误；牵引力做的功W＝Pt，故D错误。 一、功的计算 1.恒力做功一般用功的公式或动能定理求解． 2.变力做功通常用动能定理、微元法、等效转化法、平均力法、图像法求解，或用恒定功率W＝Pt. 二、功率的计算 1.明确是求瞬时功率还是平均功率． P＝侧重于平均功率的计算，P＝Fvcos α(α为F和速度v的夹角)侧重于瞬时功率的计算． 2.机车启动(F阻不变) ①两个基本关系式：P＝Fv，F－F阻＝ma. ②两种常见情况： a．恒定功率启动：P不变，先做加速度减小的加速运动，直到最大速度vm，此过程Pt－F阻s＝mvm2； b．恒定加速度启动：开始阶段a不变，达到额定功率后，然后保持功率不变，加速度逐渐减小到零，最终做匀速直线运动． 无论哪种启动方式，最大速度都等于匀速运动时的速度，即vm＝. 1．素质教育，既要学习好，也要身体好，引体向上是衡量学生体质的重要参考标准之一，主要测试上肢肌肉力量的发展水平。学生做引体向上时，两手握紧单杠，双臂竖直，身体悬垂；接着用力上拉使下颌超过单杠；然后使身体下降，最终悬垂在单杠上，为一个完整动作。下列说法正确的是（　　） A．身体下降过程中单杠对人做负功 B．学生做引体向上时，用力上拉过程，人处于超重状态 C．悬垂状态时，两臂夹角越大，两臂对人体的拉力越小 D．从身体悬垂到上拉至最高点，重力对人的做功的功率功率先增大后减小 【答案】D 【解析】 A．身体下降过程中单杠对人的作用力作用在手上，手没有产生位移，所以单杠对人的作用力没有做功，A错误； B．用力上拉过程，身体先做加速运动，后做加速运动，人先处于超重状态，后处于失重状态，B错误； C．悬垂状态时，两臂夹角越大，即两臂拉力的夹角越大，由力的合成定则可知，因拉力的合力不变，两臂对人体的拉力越大，C错误； D．从身体悬垂到上拉至最高点的运动中，先加速后减速，重力对人的做功的功率先增大后减小， D正确。 故选D。 2．如图1所示，水平路面上有一辆质量为M的汽车，车厢中有一个质量为m的人正用恒力F向前推车厢，在车以加速度a向前加速行驶距离L的过程中，下列说法正确的是(　　) 图1 A．人对车的推力F做的功为FL B．人对车做的功为maL C．车对人的作用力大小为ma D．车对人的摩擦力做的功为(F－ma)L 答案　A 解析　根据功的定义可知，人对车的推力做的