第二板块 专题四 主题一 功和功率的四类典型问题（课件PPT）-【新高考方案】2024年高考物理二轮复习专题增分方略（老教材）

能量与动量 第二板块 学前必明·一网在胸|有哪些知识·知识间有怎么样的联系 动能定理与动量定理 专题四 高考对本专题的考查有如下特点：(1)功和功率、动能定理的命题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情境中，多数题目是与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动以及电磁学等知识相结合进行综合性考查。(2)动量和动量的变化量这两个概念常穿插在动量定理的应用中考查；动量定理的应用是本部分的重点和难点，也是高考的热点，特别是以运用动量定理解决生活和生产、科技中的实际应用问题的形式出现。 　本专题共设计3个教学主题，建议用时2课时 主题一　功和功率的四类典型问题 01 02 03 04 目 录 类型(一)　摩擦力做功问题 类型(二)　变力做功的计算问题 类型(三)　功和功率与图像的综合问题 类型(四)　机车启动问题 7 01 类型(一)　摩擦力做功问题 摩擦力做功与摩擦热分析 (1)摩擦力可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可以对物体不做功。 (2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零。 (3)相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和不为零，且总为负值。滑动摩擦力做功时，既有物体间机械能转移，也有部分机械能转化为内能，内能Q＝f·x相对，x相对为两接触物体间的相对位移。 [考法全训] 1．(2023·西宁高三模拟)(多选)如图所示，质量m＝1 kg的物体(可视为质点)从高为h＝0.2 m的光滑轨道上P点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的A点，物体和传送带之间的动摩擦因数为μ＝0.2，传送带A、B之间的距离为L＝5 m，传送带一直以v＝4 m/s的速度顺时针转动，g取10 m/s2，则(　 ) A．物体从A运动到B的时间是1.5 s B．物体从A运动到B的过程中，摩擦力对物体做的功为2 J C．物体从A运动到B的过程中，因摩擦产生的热量为2 J D．物体从A运动到B的过程中，带动传送带转动的电动机多做的功为10 J 答案：AC　 2．(多选)如图所示，载有物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200 W、速度5 m/s 匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率570 W、速度2 m/s匀速行驶。已知小车总质量为50 kg，MN＝PQ＝20 m，PQ段的倾角为30°，重力加速度g取10 m/s2，不计空气阻力。下列说法正确的有(　 ) A．从M到N，小车牵引力大小为40 N B．从M到N，小车克服摩擦力做功800 J C．从P到Q，小车重力势能增加1×104 J D．从P到Q，小车克服摩擦力做功700 J 答案：ABD　 小车在MN段匀速，则Ff1＝F1＝40 N，故小车克服摩擦力做功WFf1＝Ff1·MN＝800 J，B正确； 从P到Q，小车重力势能增加ΔEp＝mgPQ sin 30°＝5×103 J，故C错误； 02 类型(二)　变力做功的计算问题 求解变力做功问题在高考命题中时常出现，根据变力的特点和物体的运动规律，通常采用如下四种方法求解： (1)应用动能定理；(2)微元法；(3)等效转化法；(4)图像法。 [典例]　2023年6月4日6时33分，神舟十五号载人飞船 返回舱在东风着陆场成功着陆。如图所示，若返回舱在离 地面约6 km的高空打开主伞(降落伞)，在主伞的作用下返 回舱速度从80 m/s降至10 m/s，此后可视为匀速下降，当 返回舱在距离地面1 m时启动反推发动机，速度减至2 m/s恰好落到地面。设主伞所受的空气阻力为f＝kv，其中k为定值，v为速率，其余阻力不计。已知返回舱(含航天员，后同)总质量为3 000 kg，主伞的质量忽略不计，忽略返回舱质量变化，g取10 m/s2，设全过程为竖直方向的运动。 (1)在主伞打开后的瞬间，求返回舱的加速度大小。 (2)若在反推发动机工作时主伞与返回舱之间的绳索处于松弛状态，求反推发动机在该过程中对返回舱做的功。 [解析]　(1)设主伞打开后瞬间返回舱所受阻力为f1，返回舱匀速下降时所受阻力为f2，返回舱匀速下降时，对返回舱进行受力分析，根据平衡条件可得f2＝kv2＝mg，主伞打开后瞬间，对返回舱由牛顿第二定律可知mg－f1＝ma 由题意知f1＝kv1 联立可得a＝－70 m/s2 所以主伞打开后的瞬间，返回舱的加速度大小为70 m/s2。 [答案]　(1)70 m/s2　(2)－1.74×105 J 方法1　微元法求变力做功 1．(2023·咸阳高三模拟)在多年前的农村，人们往往会选择让驴来拉磨把谷物磨成面，如图所示，假设驴对磨的平均拉力为600 N，拉力沿磨盘圆周切线方向，磨盘的半径r为0.5 m，磨盘转动一周的时间为5 s，则(　 ) [考法全训] A．驴拉磨一周拉力所做的功为0 B．驴拉磨一周拉力所做的功为650π J C．驴拉磨一周拉力的