专题07 功、功率及机车的启动（3大知识点+7大题型）--2023～2024学年高一下物理周末专题（人教版2019）

专题07 功、功率及机车的启动 知识点1：恒力做功 2 知识点2：变力做功的五种求解方法 2 知识点3：机车的两种启动问题分析 3 题型01：弹力（非弹簧）做功的计算 4 题型02：摩擦力做功的计算 7 题型03：微元法求解变力做功 10 题型04：平均力法求解变力做功 12 题型05：图像法求解变力做功 14 题型06：机车以恒定加速度启动及图像分析 17 题型07：机车以很定牵引力启动及图形分析 20 23 知识点1：恒力做功 1．总功的计算方法 方法一：先求合力F合，再用W合＝F合lcosα求功。 方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合力做的功。 方法三：先求动能变化ΔEk，再利用动能定理W合＝ΔEk求功。 2．常见力做功比较 （1）重力、弹簧弹力、电场力、分子力做功与位移有关，与路径无关． （2）滑动摩擦力、空气阻力、安培力做功与路径有关． （3）一对作用力与反作用力的功 做功情形 图例 备注 都做正功 (1)一对相互作用力做的总功与参考系无关 (2)一对相互作用力做的总功W＝Flcosα，l是相对位移，α是F与l间的夹角 (3)一对相互作用力做的总功可正、可负，也可为零 都做负功 一正一负 一为零 一为正 一为负 （4）摩擦力做功有以下特点： ①单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功,也可以做负功,还可以不做功。 ②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零;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。 ③相互作用的一对滑动摩擦力做功过程中会发生物体间机械能转移和机械能转化为内能,内能Q=Ffx相对。 （5）一对平衡力的功 一对平衡力作用在同一个物体上，若物体静止，则两个力都不做功；若物体运动，则这一对力所做的功一定是数值相等，一正一负或均为零。 知识点2：变力做功的五种求解方法 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－cosθ)＝0，得WF＝mgl(1－cosθ) 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＝f·Δx1＋f·Δx2＋f·Δx3＋…＝f(Δx1＋Δx2＋Δx3＋…)＝f·2πR 平均 力法 弹簧由伸长x1被继续拉至伸长x2的过程中，克服弹力做功W＝·(x2－x1) 图像法 水平拉力F0拉着一物体在水平面上运动的位移为x0，图线与横轴所围“面积”表示拉力所做的功，W＝F0x0 转化法 通过转换研究对象把变力转化为恒力做功， Δl＝l1－l2＝h（） WT＝WF＝FΔl＝Fh（） 知识点3：机车的两种启动问题分析 1．模型一　以恒定功率启动 （1）动态过程 （2）这一过程的P­t图象和v ­t图象如图所示： 2．模型二　以恒定加速度启动 （1）动态过程 （2）这一过程的P­t图象和v ­t图象如图所示： 3．三个重要关系式 （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时，匀加速过程结束时功率最大，速度不是最大，即v＝＜vm＝. （3）机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W＝Pt，由动能定理得Pt－F阻x＝ΔEk，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度． 4. 四个常用规律 （1）P＝fvm （2）F－f＝ma. （3）v＝at(a恒定) （4）Pt－fx＝ΔEk(P恒定)． 题型01：弹力（非弹簧）做功的计算 1．如图所示，一恒力通过一固定在物体上的滑轮拉物体沿光滑水平面前进了位移，在运动过程中，与水平方向保持角，则拉力对物体所做的功为（　　） A． B． C． D． 2．（多选）如图，在电梯中有一固定放置的倾角为θ的斜面，斜面上放置一个质量为m的物体，二者以相同的加速度a匀加速上升了高度h，且物体和斜面始终保持相对静止，在这一过程中，下列说法正确的是（　　） A．斜面支持力对物体做的功为 B．斜面对物体的摩擦力做的功为 C．斜面对物体做功为mah D．合力对物体做的功为mah 3．质量为m的物体置于倾角为的斜面上，物体和斜面间的动摩擦因数为μ，在外力作用下斜面以加速度a向左做匀加速直线运动，如图所示，运动过程中物体与斜面之间保持相对静止，则下列说法不正确的是(　　) A．斜面对物体的支持力一定做正功 B．斜面对物体的摩擦力可能做负功 C．斜面对物体的摩擦力可能不做功 D．斜面对物体的摩擦力一定做正功 4．放在粗糙水平地面上的物体受到水平拉力的作用，在0~6s内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象如图所示。下列说法正确的是（　　） A．滑动摩擦力的大小为5N B．物体