高中物理專題復(fù)習(xí)功、功率、機(jī)車的啟動(dòng)問(wèn)題_第1頁(yè)
高中物理專題復(fù)習(xí)功、功率、機(jī)車的啟動(dòng)問(wèn)題_第2頁(yè)
高中物理專題復(fù)習(xí)功、功率、機(jī)車的啟動(dòng)問(wèn)題_第3頁(yè)
高中物理專題復(fù)習(xí)功、功率、機(jī)車的啟動(dòng)問(wèn)題_第4頁(yè)
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第一講功、功率、機(jī)車的啟動(dòng)問(wèn)題一、功:(一)功:1.功的定義:在力作用下,物體在力方向上發(fā)生了一定的位移,就說(shuō)這個(gè)力對(duì)物體做了功.2.做功的兩個(gè)因素力在力的方向上的位移(二)恒力功的計(jì)算:1.恒力做功:2.功是標(biāo)量,沒(méi)有方向,但有正負(fù):公式中各量的物理意義力F對(duì)物體做正功,力F是物體運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力.力F對(duì)物體做負(fù)功,力F是物體運(yùn)動(dòng)的阻力.力對(duì)物體做負(fù)功,往往說(shuō)成是物體克服這個(gè)力做功.力F對(duì)物體不做功.3.功是一個(gè)過(guò)程量:描述功時(shí)要明確是哪一個(gè)力在哪個(gè)過(guò)程中所做的功.例1.如圖1所示,完全相同的四個(gè)木塊放于水平地面上,在大小相等的恒力F作用下沿水平地面發(fā)生了相同的位移.關(guān)于力F做功,下列表述正確的是()A.圖甲中,因?yàn)槟緣K與地面間沒(méi)有摩擦力,所以力F做的功最少B.圖乙中,力F做的功等于摩擦力對(duì)木塊做的功C.圖丙中,力F做的功等于木塊重力所做的功D.圖丁中,力F做的功最少D1.(做功情況的判斷)圖2甲為一女士站在臺(tái)階式自動(dòng)扶梯上勻速上樓(忽略扶梯對(duì)手的作用),圖乙為一男士站在履帶式自動(dòng)扶梯上勻速上樓,兩人相對(duì)扶梯均靜止.下列關(guān)于做功的判斷中正確的是()A.圖甲中支持力對(duì)人做正功B.圖甲中摩擦力對(duì)人做負(fù)功C.圖乙中支持力對(duì)人做正功D.圖乙中摩擦力對(duì)人做負(fù)功A2.(恒力做功的計(jì)算)如圖3所示,質(zhì)量為m的小車在與豎直方向成α角的恒定拉力F作用下,沿水平地面向左運(yùn)動(dòng)一段距離l.在此過(guò)程中,小車受到的阻力大小恒為f,則()A.拉力對(duì)小車做功為FlcosαB.支持力對(duì)小車做功為FlsinαC.阻力對(duì)小車做功為-flD.重力對(duì)小車做功為mglC(三)變力做功的計(jì)算:1.利用動(dòng)能定理:用力F把質(zhì)量為m小球從A處緩慢拉到B處,已知繩的長(zhǎng)度為L(zhǎng),繩子與豎直方向的夾角為θ.求該過(guò)程中,水平拉力F做的功WF.方法:先用動(dòng)能定理求出合力所做的功,再求某個(gè)變力做的功.2.微元法:質(zhì)量為m的物體在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)一周克服切向摩擦力f(大小不變)做的功.3.圖像法:物體受到的力F與位移x共線,利用F--x圖像求變力做功.一個(gè)應(yīng)用,求勁度系數(shù)為k的彈簧發(fā)生形變x的過(guò)程中彈力做功.彈性勢(shì)能的表達(dá)式為:4.平均值法:當(dāng)力與位移為線性關(guān)系時(shí),力的平均值為:把變力轉(zhuǎn)化為恒力.按恒力做功來(lái)處理.5.等效轉(zhuǎn)換法:恒力F把物塊從A拉到B,作用在物體上的拉力F方向在改變,是變力.拉力F的作用點(diǎn)在繩子的右端點(diǎn),此時(shí)拉力的大小方向都不變,是恒力.求出繩子右端點(diǎn)的位移,就可以求出拉力F做的功.6.利用牽引力的功率求牽引力(變力)做功:(1)牽引力的功率不變:力的作用點(diǎn)的位移.(2)牽引力的功率變化:利用P——t圖像的面積求牽引力做的功.v—t、a—t、F—x、P—t、F—t、I—t圖像面積的意義.例2如圖4甲所示,質(zhì)量為4kg的物體在水平推力作用下開(kāi)始運(yùn)動(dòng),推力大小F隨位移大小x變化的情況如圖乙所示,物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5,g取10m/s2,則()A.物體先做加速運(yùn)動(dòng),推力減小到零后才開(kāi)始做減速運(yùn)動(dòng)B.運(yùn)動(dòng)過(guò)程中推力做的功為200JC.物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的加速度先變小后不變D.因推力是變力,無(wú)法確定推力做功的大小B例3如圖5所示,固定的光滑豎直桿上套著一個(gè)滑塊,用輕繩系著滑塊繞過(guò)光滑的定滑輪,以恒定的拉力F拉繩,使滑塊從A點(diǎn)起由靜止開(kāi)始上升.若從A點(diǎn)上升至B點(diǎn)和從B點(diǎn)上升至C點(diǎn)的過(guò)程中拉力F做的功分別為W1和W2,圖中AB=BC,則()A.W1>W2B.W1<W2C.W1=W2D.無(wú)法確定W1和W2的大小關(guān)系A(chǔ)3.(微元法求變力做功)如圖6所示,在水平面上,有一彎曲的槽道AB,槽道由半徑分別為和R的兩個(gè)半圓構(gòu)成.現(xiàn)用大小恒為F的拉力將一光滑小球從A點(diǎn)沿槽道拉至B點(diǎn),若拉力F的方向時(shí)時(shí)刻刻均與小球運(yùn)動(dòng)方向一致,則此過(guò)程中拉力所做的功為()A.0B.FRC.πFRD.2πFRC4.(平均值法求變力做功)用鐵錘把小鐵釘釘入木板,設(shè)木板對(duì)釘子的阻力與釘進(jìn)木板的深度成正比.已知鐵錘第一次將釘子釘進(jìn)d,如果鐵錘第二次敲釘子時(shí)對(duì)釘子做的功與第一次相同,那么,第二次釘子進(jìn)入木板的深度為()B二、功率:(一)功率:1.定義:某個(gè)力做的功W與做這些功所用時(shí)間t的比值,就稱為這個(gè)力做功的功率.2.功率的物理意義:表示做功的快慢.3.根據(jù)功率(恒定),可以求出做的功.根據(jù)這個(gè)公式求出的功率,就是時(shí)間t內(nèi)的平均功率,只有當(dāng)時(shí)間t趨近于零時(shí),才是瞬時(shí)功率.4.功率的另一種求法:恒力勻速運(yùn)動(dòng)式中各量的物理意義.(1)若式中的速度v是平均速度,則P就是平均功率(這個(gè)F必須是恒力).(2)若式中的速度v是瞬時(shí)速度,則公式中P是瞬時(shí)功率(式中的力F可以是恒力、也可以是變力).(3)牽引力做功的功率:說(shuō)明:在曲線運(yùn)動(dòng)中,判斷變力做功的正負(fù)的方法:力F與速度v的夾角θ來(lái)判斷:如果是銳角,做正功.如果是鈍角,做負(fù)功.如果是直角,不做功.例4(多選)質(zhì)量為m的物體從距地面H高處自由下落,經(jīng)歷時(shí)間t,則下列說(shuō)法中正確的是()A.t時(shí)間內(nèi)重力對(duì)物體做功為mg2t2B.t時(shí)間內(nèi)重力的平均功率為mg2tC.前末重力的瞬時(shí)功率與后末重力的瞬時(shí)功率之比為1∶2D.前內(nèi)重力做功的平均功率與后內(nèi)重力做功的平均功率之比為1∶3ACD5.(瞬時(shí)功率)如圖7所示,細(xì)線的一端固定于O點(diǎn),另一端系一小球.在水平拉力作用下,小球以恒定速率在豎直平面內(nèi)由A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn).在此過(guò)程中拉力的瞬時(shí)功率的變化情況是()A.逐漸增大B.逐漸減小C.先增大,后減小D.先減小,后增大C6.(平均功率)如圖8,我國(guó)自行研制、具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代大型噴氣式客機(jī)C919首飛成功后,拉開(kāi)了全面試驗(yàn)試飛的新征程,飛機(jī)在水平跑道上的滑跑可視作初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),當(dāng)位移x=1.6×103m時(shí)才能達(dá)到起飛所要求的速度v=80m/s.已知飛機(jī)質(zhì)量m=7.0×104kg,滑跑時(shí)受到的阻力為自身重力的0.1倍,重力加速度g取10m/s2.求飛機(jī)滑跑過(guò)程中(1)加速度a的大??;(2)牽引力的平均功率P.(1)2m/s2(2)8.4×106W(二)機(jī)車的啟動(dòng):1.以恒定的功率啟動(dòng):質(zhì)量為m的汽車以恒定的功率P啟動(dòng),運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的恒定阻力為f.則運(yùn)動(dòng)過(guò)程中汽車的速度、加速度的變化規(guī)律以及汽車的最大速度.a、v同向速度v增大加速度a減小汽車做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng).直到汽車的加速度減小到零,速度達(dá)到最大,然后做勻速運(yùn)動(dòng).汽車的最大速度為vm:2.汽車以恒定的加速度(恒定的牽引力)啟動(dòng):第一階段:汽車的做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng).質(zhì)量為m的汽車額定功率為Pe,以恒定的加速度a啟動(dòng),汽車受到恒定的阻力f作用.牽引力F恒定牽引力F的功率:牽引力的功率隨速度的增大而增大.當(dāng)牽引力的功率達(dá)到額定功率Pe時(shí),這個(gè)過(guò)程結(jié)束.第一階段所用時(shí)間為:第一階段的最大速度為v1:第二階段:以恒定的功率繼續(xù)運(yùn)動(dòng).做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng),直到最后勻速運(yùn)動(dòng).汽車最終的速度為:其中OA段是直線,AB段是曲線,BC段是直線.在0~t0這段時(shí)間內(nèi),牽引力的功率隨時(shí)間按正比的關(guān)系增大,t>t0功率不變.在t0時(shí)刻的狀態(tài)是第一階段與第二階段的臨界狀態(tài).具有第一階段的加速度和牽引力具有第二階段的功率.例5.汽車在平直公路上以速度v0勻速行駛,發(fā)動(dòng)機(jī)功率為P.快進(jìn)入鬧區(qū)時(shí),司機(jī)減小了油門(mén),使汽車的功率立即減小一半并保持該功率繼續(xù)行駛.下面四個(gè)圖像中,哪個(gè)圖像正確表示了從司機(jī)減小油門(mén)開(kāi)始,汽車的速度與時(shí)間的關(guān)系()C例6汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率為60kW,汽車的質(zhì)量為5

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