专题22 功 功率 机车的启动-【金牌提升】2023年新高二物理暑假查漏补缺（全国通用）

专题22 功 功率 机车的启动 一 .功 1. W＝Fcosα : 1) 该公式只适用于恒力做功． 2) α是力与位移方向之间的夹角，是力在物体上的作用点相对大地的位移 2. 功的正负: 功是标量,功的正负表示动力做功还是阻力做功，不表示大小和方向 1)若物体做直线运动，依据力与位移的夹角来判断功的正负:0≤α<90°，力对物体做正功．90°<α≤180°，力对物体做负功，或者说物体克服这个力做了功．α＝90°，力对物体不做功． 2)若物体做曲线运动，依据F与v的方向夹角来判断功的正负。当0°≤α<90°，力对物体做正功；90°<α≤180°，力对物体做负功；α＝90°，力对物体不做功。 3. 功的计算方法 1)公式法：W＝Flcos_α（恒力做功） 2)动能定理：W＝mv－mv. 3)功率法：当变力的功率P一定时，可用W＝Pt求功，如机车恒定功率启动时． 4)当力的大小不变，而方向始终与运动方向相同或相反时，这类力的功等于力和路程(不是位移)的乘积．如滑动摩擦力做功、空气阻力做功等． 5)平均力法：若力F随位移x线性变化，力可用平均值＝表示，然后代入功的公式求功． 6)图像法：若已知F－x图像和P－t图像，则图像与x轴或t轴所围的面积表示功，如图甲所示，在位移x0内力F做的功W＝x0.在图乙中，0～t0时间内做功W＝·t0. 7)总功的计算：①先求物体所受的合外力，再求合外力的功；②先求每个力做的功，再求各功的代数和． 二.功率 1.P＝ 是功率的定义式只能计算平均功率. 2.P＝Fvcosα是功率的计算式，可以计算平均功率(v是平均速度)和瞬时功率(v是瞬时速度),α是F和v的夹角. 三.机车的两种启动方式 1.启动问题的四个常用关系： 1)P＝Fv(F为牵引力). 2)F－f＝ma(F为牵引力). 3)v＝at(a恒定)． 4)Pt－fx＝ΔEk(P恒定)． 2.两种启动方式的比较（以水平路面启动为例且阻力恒定) 1)以恒定功率启动 ☞启动过程：P＝F↓v↑⇒F↓－f＝ma↓⇒a＝0 速度达到最大（加速度减小的加速直线运动⇒以vm做匀速直线运动） ☞恒定功率启动的P－t图像与v－t图像 2)以恒定牵引力启动 ☞启动过程：F－f＝ma（a不变）⇒P↑＝Fv↑⇒ P额＝F↓v↑⇒F↓－f＝ma↓⇒a＝0速度达到最大 （匀加速直线运动⇒加速度减小的加速运动⇒以vm做匀速直线运动） ☞以恒定牵引力启动的P－t图像与v－t图像 强调：1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm＝. 2)机车以恒定加速度启动的过程中，匀加速过程结束时，功率最大（额定功率），但速度不是最大，v＝<vm＝. 3)机车以恒定功率启动时，牵引力做的功W＝Pt.由动能定理得：Pt－fx＝ΔEk.此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移大小和时间． 1．(多选)力F对物体所做的功可由公式求得。但用这个公式求功是有条件的，即力F必须是恒力。而实际问题中，有很多情况是变力在对物体做功。那么，用这个公式不能直接求变力的功，我们就需要通过其他的一些方法来求解力F所做的功。如图，对于甲、乙、丙、丁四种情况下求解某个力所做的功，下列说法正确的是（　　） A．甲图中若F大小不变，物块从A到C过程中力F做的为 B．乙图中，全过程中F做的总功为 C．丙图中，绳长为R，若空气阻力f大小不变，小球从A运动到B过程中空气阻力做的功 D．图丁中，F始终保持水平，无论是F缓慢将小球从P拉到Q，还是F为恒力将小球从P拉到Q，F做的功都是 2．(多选)如图所示，质量的物体在斜向下的推力作用下，沿水平面以的速度匀速前进，已知与水平方向的夹角。取重力加速度，则（　　） A．推力做的功为 B．推力F的功率为 C．物体与水平面间的动摩擦因数为 D．物体克服摩擦力做功为 3．质量为1kg的小车在水平恒力40N推动下，从山坡底部A处由静止起运动至高为2m的坡顶B，获得速度为10m/s，AB的水平距离为10m。下列说法正确的是（　　） A．重力对小车所做的功是200J B．推力对小车做的功是400J C．阻力对小车做的功是150J D．合力对小车做的功是250J 4．如图，质量为m的小滑块由半径为R的半球面的A端匀速率滑下，到达最低点B时所受到的摩擦力大小为，取重力加速度为g。从A到B过程，下列关于做功的说法中错误的是（　　） A．重力做功为 B．弹力做功为零 C．摩擦力做功为 D．克服摩擦力做功为 5．铁锹、斧头、锄头是常用农具，其长柄多为木制。为其安装木制手柄的过程基本一致，以斧头为例对该过程进行简化：距地面一定高度，金属头在上，用手抓住手柄向下快速砸向地