高中物理人教05讲 功、功率与机械能解析版.docx

2022-2023高考物理二轮复****新高考）
专题05力与功.能量
高考考点分析--上个专题力和运动，在力使物体的运动中，有着能量的转换，而功与能之间有事紧密联系的-功是能的量度！高考的第二个重点：功与能量。高考考察中，功与能量的考察一直是伴随着各种运动的。主要命题点：1.功能转换关系；2.机车启动问题；3.动能定理的应用；4.机械能守恒定律；5.能量守恒定律。这类题的关键就是认清物体在运动过程中所受的力，根据受力分析出各种力所做的功，将正功和负功分别代入各定律中列等式，最后计算出所求未知量。题型一般为单项选择题、不定项选择题和计算题。
知识框架
学****目标
1.功、功率计算公式动能定理、机械能守恒定律
2.确定研究对象能分析出物体所受的力以及力所做的功。
3.确定力做功的正负并根据守恒定律列出等式。
4.熟练掌握功与能量的解题技巧。
05讲 功、功率与机械能
功、功率与机械能的思维导图
重难点突破-考点应用
1.功-恒力做功的公式方法：
W＝F·l（力乘力方向上的位移）
W＝F·lcos α，此公式可以解决功的大多数问题--功的大小，功的正负，做功不做功
变力功-动能定理
2.功率
例1：（2022·广东华侨中学高三阶段练****在光滑水平面上，t=0时开始用水平恒力F拉一物体，物体从静止开始运动。在0～t0时间内F做功为W1，在t0～2t0时间内F做功为W2，则W2：W1为（　　）
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】C
【详解】物体受恒力作用由静止开始运动，故做初速度为零的匀加速直线运动，则根据匀变速运动规律可知，0～t0时间内的位移x1与t0～2t0时间内位移x2的比值为
根据公式可知
故选C。
跟踪训练1：（2021·黑龙江·绥棱县第一中学高一阶段练****水平面上有一固定斜面，一质量为m的物块从斜面顶端A处下滑到底端并滑上水平面，最后停在B处。已知全程动摩擦因数为μ，物块初末位置的水平距离为L，如图所示。则整个过程克服摩擦力做功为（  ）
A．等于μmgL B．大于μmgL C．小于μmgL D．以上皆有可能
【答案】A
【详解】设斜面倾角为，斜面对应的水平距离为，小球在水平面的运动距离为，
根据功的定义，斜面上克服摩擦力做功
水平面上克服摩擦力做功，则整个过程克服摩擦力做功为
故选A。
3.功能关系
(1)合外力做功与动能的关系：W合＝ΔEk。
(2)重力做功与重力势能的关系：WG＝－ΔEp。
(3)弹簧弹力做功与弹性势能的关系：W弹＝－ΔEp弹。
(4)除重力、系统内弹力以外其他力做功与机械能的关系：W其他＝ΔE机。
(5)系统内一对滑动摩擦力做功与内能的关系：fl相对＝ΔE内。
(6)电场力做功与电势能的关系:
例2：（2022·黑龙江实验中学高三期中）如图所示，在竖直平面内有水平向左的匀强电场，在匀强电场中有一根长为L的绝缘细线，细线一端固定在O点，另一端系一质量为m的带电小球。小球静止时细线与竖直方向成θ角，此时让小球获得初速度且恰能绕O点在竖直平面内沿逆时针方向做圆周运动，重力加速度为g。下列说法正确的是（　　）
A．匀强电场的电场强度
B．小球动能的最小值为
C．小球运动至圆周轨迹的最高点时机械能最小
D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，其电势能先增大后减小，再增大
【答案】B
【详解】A ．小球静止时悬线与竖直方向成角，受重力、拉力和电场力，三力平衡，根据平衡件，有解得
故A错误；
B．如图所示
小球恰能绕O点在竖直平面内做圆周运动，在等效最高点A速度最小，根据牛顿第二定律，有
则最小动能为
故B正确；
C．小球的机械能和电势能之和守恒，则小球运动至电势能最大的位置机械能最小，小球带负电，则小球运动到圆周轨迹的最左端点时机械能最小。故C错误；
D．小球从初始位置开始，在竖直平面内运动一周的过程中，电场力先做正功，后做负功，再做正功，则其电势能先减小后增大，再减小。故D错误。
故选 B。
跟踪训练2：（2022·江苏·高三阶段练****如图所示，竖直向下的匀强磁场中水平放置两足够长的光滑平行金属导轨，导轨的左侧接有电容器C。导体棒AD放置在导轨上，在水平向右的恒力F作用下由静止开始运动，运动过程中棒始终与导轨垂直且与导轨电接触良好，不计棒和导轨的电阻。则（　　）
A．导体棒向右做加速度减小的加速运动
B．导体棒向右做匀加速运动
C．恒力F做的功等于导体棒增加的动能
D．电容器所带的电荷量先增加后保持不变
【答案】B
【详解】