专题08 功能关系的应用 2023年高考物理三轮精讲突破训练（全国通用）

专题08 功和动能定理 目录 考向一 功和功率 1 考向二 动能定理 3 考查方式一　动能定理的理解 3 考查方式二　动能定理在直线运动中的应用 4 考查方式三 动能定理在曲线运动中的应用 5 考查方式四　动能定理在图像中的运用 7 考查方式五 动能定理在多阶段、多过程综合问题中的应用 12 【题型演练】 16 考向一 功和功率 1．功和功率的计算方法 2．机车启动问题 (1)机车输出功率：P＝Fv，其中F为机车牵引力． (2)机车匀加速启动过程的最大速度v1(此时机车输出的功率最大)和全程的最大速度vm(此时F牵＝F阻)求解方法 ①求v1：由F牵－F阻＝ma，P＝F牵v1可求v1＝. ②求vm：由P＝F阻vm，可求vm＝. (3)解决机车启动问题时的四点注意 ①分清是匀加速启动还是恒定功率启动． ②匀加速启动过程中，机车功率不断增大，最大功率是额定功率． ③以恒定功率启动的过程中，牵引力不断减小，机车做加速度减小的加速运动，牵引力的最小值等于阻力． ④无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足P＝f阻vm，分清P是机车的额定功率还是某一恒定功率． 【典例1】质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t＝0时刻开始受到水平力的作用．力的大小F与时间t的关系如图所示，力的方向保持不变，则(　　) A．3t0时刻的瞬时功率为 B．3t0时刻的瞬时功率为 C．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为 D．在t＝0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为 【典例2】用长度为l的细绳悬挂一个质量为m的小球，将小球移至和悬点等高的位置使绳自然伸直．放手后小球在竖直平面内做圆周运动，小球在最低点的势能取做零，则小球运动过程中第一次动能和势能相等时重力的瞬时功率为（　　） A. B. C. D. 【典例3】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v随时间t变化的图象中，可能正确的是(　　) 考向二 动能定理 考查方式一　动能定理的理解 1．定理中“外力”的两点理解 (1)重力、弹力、摩擦力、电场力、磁场力或其他力，它们可以同时作用，也可以不同时作用． (2)既可以是恒力，也可以是变力． 2．公式中“＝”体现的三个关系 【典例4】如图，某同学用绳子拉动木箱，使它从静止开始沿粗糙水平路面运动至具有某一速度．木箱获得的动能一定(　　) A．小于拉力所做的功　 　　 B．等于拉力所做的功 C．等于克服摩擦力所做的功 D．大于克服摩擦力所做的功 考查方式二　动能定理在直线运动中的应用 1. 若在直线运动中知道初、末状态，而不需要考虑中间过程时，一般用动能定理处理位移与速度的关系 2. 一般用分段法来处理问题，找准直线运动中转折处其动能有无损失 【典例5】如图所示，小物块从倾角为θ的倾斜轨道上A点由静止释放滑下，最终停在水平轨道上的B点，小物块与水平轨道、倾斜轨道之间的动摩擦因数均相同，A、B两点的连线与水平方向的夹角为α，不计物块在轨道转折时的机械能损失，则动摩擦因数为(　　) A．tan θ　　　　　B．tan α C．tan(θ＋α) D．tan(θ－α) [变式]如图为某同学建立的一个测量动摩擦因数的模型．物块自左侧斜面上A点由静止滑下，滑过下面一段平面后，最高冲至右侧斜面上的B点．实验中测量出了三个角度，左、右斜面的倾角α和β及AB连线与水平面的夹角为θ.物块与各接触面间动摩擦因数相同且为μ，忽略物块在拐角处的能量损失，以下结论正确的是(　　) A．μ＝tan α B．μ＝tan β C．μ＝tan θ D．μ＝tan 考查方式三 动能定理在曲线运动中的应用 【典例6】如图，一半径为R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径POQ水平．一质量为m的质点自P点上方高度R处由静止开始下落，恰好从P点进入轨道．质点滑到轨道最低点N时，对轨道的压力为4mg，g为重力加速度的大小．用W表示质点从P点运动到N点的过程中克服摩擦力所做的功．则(　　) A．W＝mgR，质点恰好可以到达Q点 B．W>mgR，质点不能到达Q点 C．W＝mgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离 D．W<mgR，质点到达Q点后，继续上升一段距离 [变式]如图，一固定容器的内壁是半径为R的半球面；在半球面水平直径的一端有一质量为m的质点P，它在容器内壁由静止下滑到最低点的过程中，克服摩擦力做的功为W.重力加速度大小为g.设质点P在最低点时，向心加速度的大小为a，容器