专题06　功与功率　功能关系-2023年高三物理二轮复习（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题）(江苏专用)

2023年高三物理二轮复习资料（命题规律+知识荟萃+经典例题+精选习题） （江苏专用） 专题06　功与功率　功能关系 【命题规律】 1、命题角度： （1）功和功率的计算； （2）功能关系 2、常考题型：选择题 【知识荟萃】 ★考向一、功的分析与计算 1．功的计算 （1）恒力做功一般用功的公式或动能定理求解． （2）变力做功的几种求法 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 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·（－） 平均力法 　弹簧在弹性限度内由伸长x1被继续拉至伸长x2的过程中，外力F克服弹力做功W＝·（x2－x1） 图像法 　一水平拉力F拉着一物体在水平面上运动的位移为x0，F－x图线与横轴所围面积表示拉力所做的功，W＝ 功率定义法 机车以恒定功率启动时，牵引力做功W＝Pt ★考向二、功率的分析与计算 （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） 机车启动问题 以恒定功率启动 以恒定加速度启动 P－t图象 与v－t图象 运动规律 OA段：做加速度逐渐减小的变加速直线运动； AB段：做速度为vm的匀速直线运动 OA段：以加速度a做匀加速直线运动； AB段：做加速度逐渐减小的变加速直线运动； BC段：做速度为vm的匀速直线运动 过程分析 OA段：v↑⇒F＝↓⇒ a＝↓； AB段：F＝F阻⇒ a＝0⇒P额＝F阻·vm OA段：a＝不变⇒F不变⇒v↑⇒P＝F·v↑，直到P＝P额＝F·v1； AB段：v↑⇒F＝↓⇒a＝↓； BC段：F＝F阻⇒a＝0⇒v达到最大值，vm＝ 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，此时做加速度减小的加速运动，直到达到最大速度vm，此过程Pt－F阻s＝mvm2； b．恒定加速度启动：开始阶段a不变． 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＝. ★考向三、功能关系及应用 1．常见功能关系 能量 功能关系 表达式 势能 重力做功等于重力势能减少量 W＝Ep1－Ep2＝－ΔEp 弹力做功等于弹性势能减少量 静电力做功等于电势能减少量 分子力做功等于分子势能减少量 动能 合外力做功等于物体动能变化量 W＝Ek2－Ek1＝mv2－mv02 机械能 除重力和弹力之外的其他力做功等于机械能变化量 W其他＝E2－E1＝ΔE 摩擦产生的内能 一对相互作用的摩擦力做功之和的绝对值等于产生的内能 Q＝Ff·x相对 电能 克服安培力做功等于电能增加量 W克安＝E2－E1＝ΔE 2.功能关系的理解和应用 功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是能量转化的量度，在不同问题中的具体表现不同． （1）根据功能之间的对应关系，判定能的转化情况． （2）根据能量转化，可计算变力做的功． 【经典例题】 【例题1】（2023春·江苏镇江·高三统考开学考试）小明在立定跳远时，从起跳至着地的整个过程如图所示。保持起跳速度不变，则（　　） A．起跳过程屈腿姿态不同，地面对人做的功总为零 B．起跳过程屈腿姿态不同，地面对人的平均作用力大小相同 C．着地过程屈腿姿态不同，地面对人的冲量相同 D．着地过程屈腿姿态不同，人的动量变化率相同 【例题2】（2022·江苏·高三开学考试）水平桌面上，长R=5 m的轻绳一端固定于O点，如图所示（俯视图），另一端系一质量m=2.0 kg的小球，现对小球施加一个大小不变的力F=10 N，F拉着物体从M点运动到N点，方向始终与小球的运动方向成37°角。已知小球与桌面间的动摩擦因数μ=0.2，不计空气阻力，取g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，则拉力F做的功与克服摩擦力做的功之比为（　　） A．∶1 B．∶1 C．2∶1 D．3∶1 【例题3】（2022春·江苏南京·高三校联考开学考试）一汽车在平直公路上行驶．从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示．假定汽车所受阻力的大小f恒定不变．下列描述该汽车的速度随时间t变化的图像中,可能正确的是(   ) A． B． C． D． 【例题4】（2022秋·黑龙江佳木斯·高三建三江分局第一中学期中）冬梦飞扬，冬奥梦圆。第二十