2022年高中物理必修二功和能.docx

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1、精选学习资料 - - - - - - - - - 专题二第1讲 功 功率和动能定理考向一 功和功率的运算 挑选题 1.恒力做功的公式WFl cos 通过 F 与 l 间的夹角 判定 F 是否做功及做功的正、负；2功率1平均功率： PW tF v cos ；2瞬时功率： P Fvcos 为 F 与 v 的夹角 ； 例1 2022全国新课标 一物体静止在粗糙水平地面上；现用一大小为 F 1 的水平拉力拉动物体 ,经过一段时间后其速度变为 v；假设将水平拉力的大小改为 F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为 2v；对于上述两个过程,用 WF1、WF 2 分别表示拉力 F 1、 F2所做的功 ,

2、Wf1、Wf2 分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,就 AWF24WF 1, Wf 22Wf 1BWF 24WF1, Wf 22Wf1CWF 24WF1, Wf 22Wf1DWF24WF 1, Wf 20,即 WF2P2CW1W2,P1P2 DW1W2,P1P2解析： 选 B 由 WFs 可知两次拉力做功相同,但由于地面光滑时不受摩擦力,加速度较大,运动时间较短,由PW t可知 P1P2,B 正确；22022 成都一模 一个质量为 m 的物块 ,在几个共点力的作用下静止在光滑水平面上；现把其中一个水平方向的力从 F 突然增大到 3F, 并保持其他力不变,就从这时开头的 t s末, 该力的瞬时功

3、率是 A.9F m 2t B.6Fm 2t C.4Fm 2t D.3Fm 2t解析： 选 B 物块所受合力为 2F,依据牛顿其次定律有 2Fma,在合力作用下,物块做初速度为零的匀加速直线运动,速度 vat,该力大小为 3F,就该力的瞬时功率 P3Fv,6F2t联立可得 Pm,B 正确；3某中学科技小组制作出利用太阳能驱动小车的装置；当太阳光照耀到小车上方的光电板时 ,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进；假设质量为 m 的小车在平直的水泥路上从静止开头沿直线加速行驶,经过时间 t 前进的距离为 s,且速度到达最大值 v m；设这一过程中电动机的功率恒为 P,小车所受阻力恒为 f阻,那么在这

4、段时间内 A小车做匀加速运动B小车受到的牵引力逐步增大C小车受到的合力所做的功为Pt2 mf 阻作用,由于v 增大, P 不D小车受到的牵引力做的功为f阻s1 2mv解析： 选 D小车运动时受向前的牵引力F1、向后的阻力变,由 PF 1v,F1f 阻ma,得出 F1 减小, a 减小,当vv m 时, a0,A、B 错误；合力的功 W 总Ptf 阻 s,由动能定理 W 牵 f 阻 s1 2mv2m 0,得 W 牵f 阻 s1 2mv 2m,C 错误,D 正确；42022 抚顺一模 如下图 ,一个质量为 m 的小球 ,用长 L 的轻绳悬于 O 点,小球在水平恒力 F 的作用下从平稳位置 P 点由

5、静止开头运动,运动过程中绳与竖直方向的最大夹角为 60,就力 F 的大小为 3A. 2 mg B. 3mgC.1 2mgD.3 3 mg8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解析： 选 D小球在水平恒力作用下从P 点运动至与竖直方向成60角位置的过程中,3由动能定理得 FL sin 60mgL1cos 60 0,解得 F3 mg,D 正确；62022 攀枝花模拟 一辆汽车在平直的大路上以某一初速度运动, 运动过程中保持恒定的牵引功率 ,其加速度 a 和速度的倒数1 v图像如下图 ； 假设已知汽车的质量,就依据图像所

6、给的信息 ,能求出的物理量是 A汽车的功率B汽车行驶的最大速度C汽车所受到的阻力D汽车运动到最大速度所需的时间解析： 选 ABC 由 Ffma,PFv 可得 aP m1vm,对应图线可知,f Pm k40,因1为汽车的质量已知,所以可求出汽车的功率 P；由 a0 时,vm0.05 可得 vm20 m/s,再由 vmP f,可求出汽车受到的阻力 f,但无法求出汽车运动到最大速度的时间,A、 B、C 正确, D 错误；8额定功率为 80 kW 的汽车 ,在平直的大路上行驶 的质量 m2 000 kg,假设汽车从静止开头做匀加速直线运动中阻力不变 ；求：1汽车所受的阻力有多大；2匀加速运动的时间多长

7、；33 s 末汽车的瞬时功率多大；,行驶的最大速度为 20 m/s,汽车,加速度 a2 m/s2,运动过程解析： 1当速度最大时,牵引力F 1 与阻力 f 大小相等,有F 2 fmafF 1P额 v m4 000 N2 启动时的牵引力为F2,由牛顿其次定律得2设以恒定的加速度a2 m/s解得 F 28 000 N当汽车到达额定功率时加速过程终止,设加速运动的末速度为v1,就 v 1P额 F210 m/s所以匀加速运动的时间t1v1 a5 s3因 3 s 末汽车为匀加速运动,故3 s 末的速度vat6 m/s3 s 末的瞬时功率 PF 2v48 kW答案： 14 000 N 25 s 348 k

8、W92022 正定二模 如下图 ,A、B、C 质量分别为mA 0.7 kg,mB0.2 kg,mC0.1 kg,B 为套在细绳上的圆环,A 与水平桌面的动摩擦因数 0.2,另一圆环 D 固定在桌边 ,离地面高 h20.3 m,当 B、C 从静止下降 h10.3 m,C 穿环而过 ,B 被 D 拦住 ,不计绳子质量和滑轮的摩擦 ,取 g10 m/s2,假设开头时 A 离桌面足够远 ；9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 1请判定 C 能否落到地面；2求 A 在桌面上滑行的距离是多少；解析： 1设 B、C 一起下降 h

9、1 时, A、B、C 的共同速度为v, B 被拦住后, C 再下落 h后, A、C 两者均静止,对A、B、C 一起运动和A、C 一起再下降h 过程分别由动能定理得mBmCgh1 mAgh11 2mAmBmCv20mCgh mAgh01 2mA mCv 2代入数据解得h0.96 m由于 hh2,故 C 能落至地面；2设 C 落至地面瞬时,A 的速度为 v,在 C 落至地面过程对A、C 由动能定理得mCgh2 mAgh21 2mAmC v2v2C 落至地面后, A 运动的过程由动能定理得 m Agx01 2mAv2解得 x0.165 m故 A 滑行的距离为 xAh1h2 x0.30.30.165m

10、0.765 m答案： 1C 能落至地面 20.765 m考向一 机械能守恒定律的应用 挑选题 例12022遂宁一模 如下图 ,在倾角为30的光滑固定斜面上,放有两个质量分别为 1 kg 和 2 kg 的可视为质点的小球 A 和 B,两球之间用一根长 L0.2 m 的轻杆相连 ,小球B 距水平面的高度 h0.1 m；斜面底端与水平面之间有一光滑短圆弧相连,两球从静止开头下滑到光滑地面上,g 取 10 m/s2； 就以下说法中正确的选项是 A下滑的整个过程中 A 球机械能守恒10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - B

11、下滑的整个过程中两球组成的系统机械能守恒C两球在光滑水平面上运动时的速度大小为 2 m/s2D系统下滑的整个过程中 B 球机械能的增加量为 3 J 审题指导 题干中 “ 光滑固定斜面 ” 、“ 光滑短圆弧 ” 、“作用,系统机械能守恒；光滑地面 ” 说明 A、B 两球不受摩擦力 解析 A、B 下滑的整个过程中,杆的弹力对 A 球做负功, A 球机械能削减, A 错误；A、B 球组成的系统只有重力和系统内弹力做功,机械能守恒,B 正确；对 A、B 球组成的系统由机械能守恒定律得 mAghLsin 30mBgh1 2mAmBv 2,解得 v2 3 6 m/s,C 错1 2误； B 球机械能的增加量

12、为 Ep2mBv 2mBgh3 J,D 正确； 答案 BD 感悟升华 应用机械能守恒定律解题的基本思路1如下图 ,在高 1.5 m 的光滑平台上有一个质量为2 kg 的小球被一细线拴在墙上, 球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧；当烧断细线时 ,小球被弹出 ,小球落地时的速度方向与水平方向成 60角,就弹簧被压缩时具有的弹性势能为 g 10 m/s2 A10 J B15 JC20 J D25 J解析： 选 A由 h1 2gt2,tan 60球和弹簧组成的系统机械能守恒得,v0gt v0,可得 v010 m/s,由小球被弹射过程中小Ep12mv 2 010 J,A 正确；22022 四川师大附中模拟

13、如下图 , 可视为质点的小球A、B 用不行伸长的细软轻线连接 ,跨过固定在地面上半径为R 的光滑圆柱 ,A 的质量为 B 的两倍 ；当 B 位于地面时 ,A恰与圆柱轴心等高；将 A 由静止释放 ,B 上升的最大高度是A2RB.5R 34R C. 3D.2R 311 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 解析： 选 C如下图,以A、B 为系统,以地面为零势能面,设A 质量为 2m,B 质量1为 m,依据机械能守恒定律有 2mgRmgR2 3mv2,A 落地后 B 将以 v 做竖直上抛运动,1 1 1 4即有 2mv 2

14、mgh,解得 h3R；就 B 上升的高度为 R3R3R,应选项 C 正确；32022 巴中模拟 如下图 ,将质量为 2m 的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为 m 的环 ,环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为 d,杆上的 A 点与定滑轮等高,杆上的 B 点在 A 点下方距离为 d 处 ；现将环从 A 处由静止释放 ,不计一切摩擦阻力,以下说法正确的选项是 dA环到达 B 处时 ,重物上升的高度 h2B环到达 B 处时 ,环与重物的速度大小相等C环从 A 到 B,环削减的机械能等于重物增加的机械能4D环能下降的最大高度为 3d解析： 选 CD 重物上升的高度 h

15、与滑轮左侧绳长的增加量相等,故 h 21d,A错误；重物的速度 v 物 v 环 cos 45 ,B 错误；由于不计一切摩擦阻力,环与重物组成的系统机械能守恒,故 C 正确；设环能下降的最大高度为 h,由机械能守恒得 mgh2mg h2d2d,解得 h4 3d,D 正确；考向二 功能关系的应用 挑选题或运算题 常见的功能关系 例22022眉山一模 滑板运动是深受年轻人宠爱的一种极限运动,如下图为某公园内一滑板场地的竖直截面示意图； 斜面 AB 与水平面间的夹角37,水平地面BC 长 xm50 kg10 m,B 处平滑连接 ,CD 为半径 R3.0 m 的四分之一圆弧轨道；假设一质量为的运发动 ,

16、以 v 0 4 m/s 的初速度从场地A 点沿斜面滑下 ,经过 AB 段所用时间为t5 3 s,12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 假设没有蹬地动作,恰能到达D 点；已知滑板与斜面AB 间的动摩擦因数0.45,圆弧轨道 CD 光滑 ,不计滑板质量和空气阻力,除蹬地外运发动和滑板可视为一质点,g 取 10 m/s2,sin 370.6,cos 37 0.8；求：1斜面高度h；2运发动第一次经过圆弧最低点 C 时受到的支持力大小；3运发动在 BC 段受到的阻力大小；4假设运发动第一次经过D 点后有 1.2 s 的

17、时间离开圆弧轨道,就其在 BC 段需要通过蹬地做多少功？ 解析 1在 AB 段,对运发动、滑板组成的系统受力分析如下图,由牛顿其次定律得mgsin fmaNmgcos f N由运动学公式得斜面 AB 长度 lv0t1 2at 2由几何关系得 hl sin 解得 a2.4 m/s2,h 6 m2设运发动第一次经过C 点时的速度大小为v C,恰好到达 D 点说明物块在D 点时速度为零,从 C 到 D 过程中,依据机械能守恒定律得 1 2mv 2 CmgR经 C 点时,由牛顿其次定律得Nmgmv2 CR解得 N1 500 N3运发动经过B 点时的速度为v B,就vBv0at在 BC 段,由动能定理得

18、fx1 2mv 2C1 2mv2B 解得 f 10 N4运发动离开 D 点后做竖直上抛运动,就2v DgT依据功能关系得W1 2mv 2D解得 W900 J13 名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - 答案 16 m21 500 N310 N4900 J 感悟升华 解决功能关系问题的三点留意1分析清晰是什么力做功,并且清晰该力是做正功仍是做负功；依据功能之间的对应关系,判定能的转化形式,确定能量之间的转化情形；2可以依据功能之间的转化情形,确定是什么力做功,特殊可以便利运算变力做功的多少；3功能关系反映了做功与能量转化

19、之间的对应关系,功是能量转化的量度,在不同问题中的详细表现不同；42022 永安质检 如图甲所示 ,一物体悬挂在细绳下端,由静止开头沿竖直方向运动,运动过程中物体的机械能 E 与物体位移 x 关系的图像如图乙所示,其中 0x1 过程的图线为曲线 ,x1x2 过程的图线为直线,由此可以判定 A0x1 过程中物体所受拉力是变力,且肯定不断减小B0x1 过程中物体的动能肯定不断减小Cx 1x2 过程中物体肯定做匀速运动Dx1 x2 过程中物体可能做匀加速运动解析： 选 D 在 E -x 图像中,图线的斜率表示力的大小,在 0x1 过程中,由 E -x 图像知,拉力 F 逐步变大,由于无法确定 F 和

20、 mg 的关系,动能可能增大、减小或不变,A 、B错误； x1x2 过程, F 不变,物体可能做匀速运动,也可能做匀变速运动,C 错误, D 正确；5如图甲所示 ,一足够长 、与水平面夹角53的倾斜轨道与竖直面内的光滑圆轨道相接 ,圆轨道的半径为 R,其最低点为 A,最高点为 B；可视为质点的物块与斜轨间有摩擦,物块从斜轨上某处由静止释放,到达 B 点时对轨道压力的大小 F 与释放的位置距最低点的高度 h 的关系图像如图乙所示,不计物块通过 A 点时的能量缺失,重力加速度 g10 m/s2,sin 534 5,cos 53 3 5,求：1物块与斜轨间的动摩擦因数 ；2物块的质量 m；解析： 1

21、由题图乙知,当 h15R 时,物块到达 B 点时对轨道压力的大小为零,此时物块自身的重力恰好供应物块做圆周运动的向心力,设此时物块在 B 点的速度大小为 v 1,就由牛顿其次定律知mgmv2 1B 点的过程,由动能定理得R对物块从释放至到达14 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页,共 16 页精选学习资料 - - - - - - - - - mgh12Rmgcos h1 sin 1 2mv21解得 2 32设物块从距最低点高为h 处释放后到达B 点时速度的大小为v,物块受到轨道的压力为 F,就F mgmv2R对物块从释放至到达B 点的过程,由动能定理得mgh2R mgcos sin 1 2mv 20解得 F5mgmghR就由牛顿第三定律得Fmgh R5mg就 F-h 图线的斜率kmg R由题图乙可知k2 N R解得 m0.2 kg答案： 12 320.2 kg能量守恒定律的综合应用挑选题或运算题 考向三应用能量守恒定律的两条基本思路1某种形式的能削减,肯定存在其他形式的能增加, 且削减量和增加量肯定相等, 即 E减E增；2某个物体的能量削减,肯定存在其他物体的能量增加,