2024屆高考物理二輪復(fù)習(xí)第4講功能關(guān)系與能量守恒學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

命題分類剖析
命題點(diǎn)一功和功率
1．功的計(jì)算
(1)恒力做功一般用功的公式或動(dòng)能定理求解．
(2)變力做功通常應(yīng)用動(dòng)能定理、微元法、等效轉(zhuǎn)化法、平均力法、圖像法求解，或者利用恒定功率求功W＝Pt.
2．功率的分析與計(jì)算
明確是求瞬時(shí)功率還是平均功率．
P＝Wt側(cè)重于平均功率的計(jì)算，P＝Fv cs α(α為F和速度v的夾角)側(cè)重于瞬時(shí)功率的計(jì)算．
3．機(jī)車啟動(dòng)(F阻不變)
(1)兩個(gè)基本關(guān)系式：P＝Fv，F(xiàn)－F阻＝ma.
(2)兩種常見情況
①恒定功率啟動(dòng)：P不變，此時(shí)做加速度減小的加速運(yùn)動(dòng)，直到達(dá)到最大速度vm，此時(shí)a＝0，此過程Pt－F阻s＝12mvm2；
②恒定加速度啟動(dòng)：開始階段a不變．
無論哪種啟動(dòng)方式，最大速度都等于勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度，即vm＝PF阻.
考向1 功和功率的分析與計(jì)算
例 1 [2023·山東卷]
《天工開物》中記載了古人借助水力使用高轉(zhuǎn)筒車往稻田里引水的場(chǎng)景．引水過程簡(jiǎn)化如下：兩個(gè)半徑均為R的水輪，以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)．水筒在筒車上均勻排布，單位長(zhǎng)度上有n個(gè)，與水輪間無相對(duì)滑動(dòng)．每個(gè)水筒離開水面時(shí)裝有質(zhì)量為m的水，其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻田．當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣葹間，則筒車對(duì)灌入稻田的水做功的功率為( )
A．2nmgω2RH5 B．3nmgωRH5
C．3nmgω2RH5 D．nmgωRH
例 2 [2023·重慶統(tǒng)考一模]
(多選)如圖甲，轆轤是古代民間提水設(shè)施，由轆轤頭、支架、井繩、水斗等部分構(gòu)成．如題圖乙為提水設(shè)施工作原理簡(jiǎn)化圖．某次需從井中汲取m＝2 kg的水，轆轤繞繩輪軸半徑為r＝0.1 m，水斗的質(zhì)量為0.5 kg，井足夠深且井繩的質(zhì)量忽略不計(jì)．t＝0時(shí)刻，輪軸由靜止開始繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，其角速度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖丙所示，g取10 m/s2，則( )
A．水斗速度隨時(shí)間變化規(guī)律為v＝0.4t
B．井繩拉力瞬時(shí)功率隨時(shí)間變化的規(guī)律為P＝10t
C．0～10 s內(nèi)水斗上升的高度為4 m
D．0～10 s內(nèi)井繩拉力所做的功為520 J
考向2 機(jī)車啟動(dòng)問題
例 3 [2023·廣東省汕頭市期末] 2022年9月28日汕頭海灣隧道正式開通，隧道全長(zhǎng)約6.68公里，全段最高限速為60 km/h.海灣隧道中間為盾構(gòu)段，埋于海底，南北兩側(cè)路段以較小的坡度與盾構(gòu)段連接，全段可簡(jiǎn)化為如圖所示模型．一汽車從南岸由靜止開始以1 m/s2的加速度沿斜面向下勻加速啟動(dòng)，已知汽車質(zhì)量為2.0×103 kg，汽車所受阻力大小恒為重力的0.2，斜面傾角的正弦值sin θ＝0.1，重力加速度g＝10 m/s2.

(1)若汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率為P0＝5.6×104 W，下坡階段足夠長(zhǎng)，求汽車下坡階段做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的時(shí)間．
(2)若汽車在上、下坡時(shí)均以最高限速勻速行駛，則下坡和上坡時(shí)的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率之比為多少．
提升訓(xùn)練
1.[2023·新課標(biāo)卷]無風(fēng)時(shí)，雨滴受空氣阻力的作用在地面附近會(huì)以恒定的速率豎直下落．一質(zhì)量為m的雨滴在地面附近以速率v下落高度h的過程中，克服空氣阻力做的功為(重力加速度大小為g)( )
A．0 B．mgh
C．12mv2－mgh D．12mv2＋mgh
2.(多選)新能源汽車近幾年發(fā)展非常迅速，下表是某品牌電動(dòng)汽車相關(guān)參數(shù)．請(qǐng)根據(jù)相關(guān)參數(shù)判斷以下哪些說法正確(假設(shè)汽車以30 m/s勻速行駛時(shí)的阻力為車重的0.05，汽車電能轉(zhuǎn)化為有用功的效率為80%，重力加速度g取10 m/s2)( )
A.汽車在0～30 m/s的加速過程中的平均加速度大小為6 m/s2
B．汽車剎車由30 m/s減速到0所用時(shí)間最短為1 s
C．當(dāng)汽車以30 m/s勻速行駛時(shí)，汽車克服阻力做功的功率為75 kW
D．當(dāng)汽車以30 m/s勻速行駛時(shí)，汽車的續(xù)航里程(最大行駛距離)約為216 km
3．[2023·山東青島市高三上學(xué)期期中](多選)額定功率相同的甲、乙兩車在同一水平路面上從靜止啟動(dòng)．其發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力隨時(shí)間的變化曲線如圖所示．兩車分別從t1和t3時(shí)刻開始以額定功率行駛，從t2和t4時(shí)刻開始牽引力視為不變，若兩車行駛時(shí)所受的阻力大小與其總重成正比，且比例系數(shù)相同，下列說法正確的是( )
A．甲車的總重比乙車的大
B．甲車比乙車先開始運(yùn)動(dòng)
C．甲車在t1時(shí)刻的速率大于乙車在t3時(shí)刻的速率
D．甲車在t2時(shí)刻的速率大于乙車在t4時(shí)刻的速率
命題點(diǎn)二動(dòng)能定理的應(yīng)用
1．應(yīng)用動(dòng)能定理解題應(yīng)注意的三個(gè)問題
(1)用動(dòng)能定理解決問題時(shí)一般以地面為參考系；
(2)動(dòng)能定理的表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式，在某個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)能定理是沒有依據(jù)的；
(3)物體在某個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中包含幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的小過程(如加速、減速的過程)時(shí)，可以分段考慮，也可以對(duì)全過程考慮，全過程用動(dòng)能定理列式，可使問題簡(jiǎn)化．
2．利用動(dòng)能定理求解多過程問題的基本思路
考向1 動(dòng)能定理的應(yīng)用
例 1 如圖，一半徑為R，粗糙程度處處相同的半圓形軌道豎直固定放置，直徑POQ水平．一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)自P點(diǎn)正上方高度R處由靜止開始下落，恰好從P點(diǎn)進(jìn)入軌道．質(zhì)點(diǎn)滑到軌道最低點(diǎn)N時(shí)，對(duì)軌道的壓力為4mg，g為重力加速度的大?。肳表示質(zhì)點(diǎn)從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到N點(diǎn)的過程中克服摩擦力所做的功．則( )
A．W＝12mgR，質(zhì)點(diǎn)恰好可以到達(dá)Q點(diǎn)
B．W>12mgR，質(zhì)點(diǎn)不能到達(dá)Q點(diǎn)
C．W＝12mgR，質(zhì)點(diǎn)到達(dá)Q點(diǎn)后，繼續(xù)上升一段距離
D．W

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