专题2 微专题1 功与功率 功能关系(专题微讲PPT)-【赢在微点·考前顶层设计】2025年高考物理大二轮专题复习

赢在微点 考前顶层设计 物理 专题二 能量与动量 专 题 知 识 突 破 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 微专题一　功与功率　功能关系 专题二　能量与动量 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 目 标 要 求 1.会对功和功率进行分析和计算，并能结合动力学知识分 析机车启动问题。 2.掌握常见的功能关系，结合实际情境分析功和能的转化。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 功、功率的分析和计算 赢在微点 物理 大二轮 考点1 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 6 1.功的求法 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.功率的求法 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度1　功和功率的计算 [例1]　如图所示，水平地面上有一质量为m的木箱，木箱与地面之间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g，现对木箱施加一与水平方向成θ角的拉力F，使木箱从静止开始沿直线匀加速前进距离l时速度为v，则在该过程中下列说法正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.力F做功为Flsin θ B.力F的功率一直增大 C.木箱克服摩擦力做功为μmgl D.力F的平均功率是Fvcos θ 力F做功为Flcos θ，A项错误；力F的瞬时功率P=Fvcos θ，由于木箱从静止开始沿直线匀加速运动，则力F的瞬时功率一直增大，B项正确，D项错误；木箱受到的摩擦力为Ff=μFN，FN=mg-Fsin θ，木箱克服摩擦力做功为W=μ(mg-Fsin θ)l，C项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 [例2]　水平桌面上，长6 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。现对小球施加一个沿桌面大小不变的力F=10 N，F拉着物体从M点运动到N点，F的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，下列说法正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.拉力F对小球做的功为16π J B.拉力F对小球做的功为8π J C.小球克服摩擦力做的功为16π J D.小球克服摩擦力做的功为4π J 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 将圆弧分成很多小段l1，l2，…，ln，拉力F在每小段上做的功为W1, W2，…，Wn，因拉力F大小不变，方向始终与小球的运动方向成37°角，所以W1=Fl1cos 37°，W2=Fl2cos 37°，Wn=Flncos 37°，故WF=W1+W2+…+Wn=Fcos 37°(l1+l2+…+ln)=Fcos 37°·=10× 0.8××6 J=16π J，A项正确，B项错误；同理可得小球克服摩擦力做的功Wf=μmg·=8π J，C、D两项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度2　机车启动问题 [例3]　如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度—时间图像，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab相切的水平直线，下列说法正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.0~t1时间内汽车做匀加速运动且汽车牵引力的功率恒定 B.t1~t2时间内的平均速度为 C.t1~t2时间内汽车牵引力做功等于m-m D.在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值，t2~t3时间内牵引力最小 0~t1时间内v-t图线为倾斜的直线，故汽车做匀加速运动，故牵引力恒定，由P=Fv可知，汽车的牵引力的功率增大，A项错误；t1~ t2时 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 间内，v-t图线不是直线，是非匀变速直线运动，由题图可知，B项错误；t1~t2时间内，由动能定理得WF-Wf=m-m，由上式可判断牵引力做的功大于m-m，C项错误；0~t1时间内牵引力恒定，随速度增加，t1时刻达到最大功率，t1~t2时间内保持最大功率，随速度增加，牵引力减小，t2~t3时间内，汽车做匀速直线运动，牵引力等于阻力，此时牵引力最小，D项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 　　机车启动问题的分析用到两个物理关系：一个是牛顿第二定律(F-Ff=ma)，另一个是功率的计算式(P=Fv)。涉及两种类型的问题:一个是以恒定功率启动；另一个是以恒定加速度启动。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 动能定理的应用 赢在微点 物理 大二轮 考点2 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 18 1.应用动能定理的技巧 (1)动能定理既适用于恒力做功、直线运动、单一过程问题，也适用于变力做功、曲线运动、多过程问题。 (2)动能定理解决的是合力做功与动能变化的问题，各力做功的情况分析是关键。 (3)在接触面粗糙的情况下，机械能往往是不守恒的，一般选择应用动能定理解题。 (4)应用动能定理求解多过程问题时，注意联系两个过程的关键量——速度。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.应用动能定理的三个易错点 (1)动能定理中涉及的位移和速度的参考系一般为地面，常见的错误是关系式中运动学物理量的参考系不一致导致错解。 (2)动能定理表达式是一个标量式，在某个方向上应用动能定理是没有依据的。 (3)物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的小过程(如加 速、减速的过程)，此时可以分段考虑，也可以对全过程考虑，但若能对整个过程利用动能定理列式，则可使问题简化。 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度1　用动能定理求解外力的功或速度 [例1]　如图所示是由细管拼接成的一个轨道，轨道固定于竖直面内，其圆形部分半径分别为R和R，A、B均为圆形轨道的最高点。一质量为m的小球通过这段轨道时，在A点时刚好对管壁无压力，在B点时对管外侧壁的压力大小为mg。不计空气阻力，重力加速度为g，则小球从A点运动到B点过程中，小球克服摩擦力所做的功为(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 A.mgR B.mgR C.mgR D.-mgR 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 设小球在A点的速度为vA，由于在A点时刚好对管壁无压力，则有mg=m，设小球在B点的速度为vB，由于在B点时对管外侧壁的压力大小为mg，则有mg+FN=m，FN=mg，小球从A点运动到B点过程，根据动能定理可得mgR-Wf=m-m，联立解得小球克服摩擦力所做的功为Wf=mgR，B项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 角度2　动能定理在多过程中的应用 [例2]　(2023·湖北卷)如图为某游戏装置 原理示意图。水平桌面上固定一半圆形竖 直挡板，其半径为2R、内表面光滑，挡板 的两端A、B在桌面边缘，B与半径为R的 固定光滑圆弧轨道在同一竖直平面内， 过C点的轨道半径与竖直方向的夹角为60°。小物块以某一水平初速度由A点切入挡板内侧，从B点飞出桌面后，在C点沿圆弧切线方向进 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 入轨道内侧，并恰好能到达轨道的最高点D。小物块与桌面之间的动摩擦因数为，重力加速度大小g取10 m/s2，忽略空气阻力，小物块可视为质点。求： (1)小物块到达D点的速度大小； (2)B和D两点的高度差； (3)小物块在A点的初速度大小。 (1)　(2)0　(3) 答案 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (1)由题知，小物块恰好能到达轨道的最高点D，则在D点有mg=m， 解得vD=。 (2)由题知，小物块从C点沿圆弧切线方向进入轨道内侧，则在C点有cos 60°=， 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 小物块从C到D的过程中，根据动能定理有 -mg(R+Rcos 60°)=m-m， 则小物块从B到D的过程中，根据动能定理有 mgHBD=m-m， 联立解得vB=，HBD = 0。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 (3)小物块从A到B的过程中，根据动能定理有 -μmgs=m-m， s=π·2R， 解得vA=。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 功能关系及应用 赢在微点 物理 大二轮 考点3 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 29 几种常见的功能关系 功与能量变化的关系 对应关系式 重力做功等于重力势能变化的相反数 WG=-ΔEp 弹簧弹力做功等于弹性势能变化的相反数 W弹=-ΔEp 合外力做功等于动能的变化 W合=ΔEk 除重力、弹簧弹力之外的力做功等于系统机械能的变化 W其他=ΔE机 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 克服系统内滑动摩擦力做功等于系统内能的增加 Ff·x相对=ΔE内能 静电力做功等于电势能变化的相反数 W电=-ΔEp 安培力做正功等于消耗的电能，等于导体棒机械能的增加量 W安=ΔE电能减少=ΔE机械能增加 克服安培力做功等于回路中产生的电能 W安=ΔE电能增加 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 [例1]　(2024·连云港模拟)如图所示，质量为m的跳伞运动员，由静止开始下落，假设在打开伞之前受大小为0.1mg的恒定阻力作用，在运动员下落高度为h的过程中，重力加速度为g，下列说法正确的是 (　　) A.运动员的动能减少了0.9mgh B.运动员的机械能减少了0.1mgh C.运动员的重力势能减小了0.9mgh D.运动员克服阻力所做的功为0.9mgh 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据动能定理有mgh-0.1mgh=ΔEk，此过程中合外力做正功，运动员的动能增加，可知运动员的动能增加了0.9mgh，A项错误；若只有重力做功则运动员机械能守恒，而该过程中除了重力做功，还有阻力做负功，则可知机械能的减少量等于克服阻力所做的功，即为0.1mgh，B项正确，D项错误；重力做正功重力势能减小，重力做负功重力势能增加，即有WG=-ΔEp，该过程中重力做正功，则可知运动员的重力势能减小了mgh，C项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 [例2]　(多选题)(2024·茂名模拟)如图所示，三块木板1、2、3固定在墙角，将一个可以视为质点的物块分别从三块木板的顶端由静止释放，物块沿木板下滑到底端，物块与木板之间的动摩擦因数均为 μ。下列说法正确的是(　　) A.物块沿着1和2下滑到底端时速度大小相等 B.物块沿着3下滑到底端时速度最小 C.物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量最少 D.物块沿着1和2下滑到底端的过程中，产生的热量一样多 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 设木板的长度为L，与水平方向的夹角为θ，物块下滑到底端的过程，据动能定理得mv2=mgh-μmgcos θ·L=mgh-μmg·x，由于木板1和2在水平方向的投影x相同，物块沿着1下滑的高度h较大，沿着1到达底端的速度大于沿着2到达底端的速度，A项错误；与物块沿着2下滑过程对比，物块沿着3下滑到底端的过程，h相同，x 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 较大，故沿着3下滑到底端时速度最小，B项正确；据功能关系可得，产生的热量为Q=μmgcos θ·L=μmgx，可知物块沿着3下滑到底端的过程中，产生的热量最多，沿着1和2下滑到底端的过程中,产生的热量一样多，C项错误，D项正确。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 1.(2024·泰安模拟)如图所示，平直木板AB倾斜放置，小物块与木板间的动摩擦因数由A到B均匀增大，小物块从A点由静止释放，恰好可以到达B点，小物块的加速度a、动能Ek、重力势能Ep和机械能E机(取地面为零势能面)随下滑位移x变化的图像可能正确的是(　　) 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 根据题意，小物块从A向B是先加速后减速运动，加速度先向下后向上，方向发生了变化，A项错误；设斜面的长度为L，则小物块的重力势能可以表示为Ep=mg(L-x)sin θ，B项正确；下滑过程中，小物块的动能先增大后减小，但是其图线的斜率表示其所受的合力，根据题意可以判断合力是变力，与图像不符，C项错误；根据功能关系，机械能的减小量等于小物块克服摩擦力所做的功，图像的斜率表示摩擦力，根据题意摩擦力逐渐增大，与图像不符, D项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 2.如图所示，质量为1 kg的木块(视为质点)被水平向左 的力F压在竖直墙壁上，其压力F=kx(k为常数，x为木 块位移)，木块从离地面高度5 m处静止释放，到达地 面时速度恰减为0。若木块与墙面之间的动摩擦因数 为0.2，重力加速度大小为10 m/s2，则(　　) A.k=4 B.k=20 C.木块下滑过程中，在x=1.25 m处速度最大，且最大值为5 m/s D.木块下滑过程中，在x=2.50 m处速度最大，且最大值为10 m/s 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 弹力随位移均匀变化，根据动能定理mgh-h=0，解得k=20，A项错误，B项正确；当重力与摩擦力相等时，木块加速度为0，速度最大，即μkx=mg，解得x=2.50 m，根据动能定理mgx-x=mv2,解得v=5 m/s，C、D两项错误。 解析 考前顶层设计 物理 第 ‹#› 页 微在字里 赢在行间 本部分内容讲解结束 把握高考微点，实现素能提升，完成专题精练5 $$