高考专题：功和功率复习
高考物理_专题总结与归类解析：“功和功率”典例解析
功和功率专题探究一、功的判断与计算1、判断恒力做功情况例1、用力将重物竖直提起，先是从静止开始匀加速上升，紧接着匀速上升，如果前后两过程的时间相同，不计空气阻力，则[]A．加速过程中拉力的功一定比匀速过程中拉力的功大B．匀速过程中拉力的功比加速过程中拉力的功大C．两过程中拉力的功一样大D．上述三种情况都有可能解析：因重物在竖直方向上仅受两个力作用：重力mg、拉力F．这两个力的相互关系决定了物体在竖直方向上的运动状态．设匀加速提升重物时拉力为F1，重物加速度为a，由牛顿第二定律F1－mg=ma，所以有F1=m(g+a).则拉力F1所做的功W1=F1S1=122a t·m(g+a)匀速提升重物时，设拉力为F2，由平衡条件有F2=mg，匀速直线运动的位移S2=v·t=at2．拉力F2所做的功W2=F2·S2=mgat2．比较上述两种情况下拉力F1、F2分别对物体做功的表达式，不难发现：一切取决于加速度a与重力加速度的关系．若a>g时，12(g+a)>g,则W1>W2;若a=g时，12(g+a)=g,则W1=W2;若a<g时，12(g+a)<g,则W1<W2;选项A、B、C的结论均可能出现．故答案应选D．小结:由恒力功的定义式W=F Scosα可知：恒力对物体做功的多少，只取决于力、位移、力和位移间夹角的大小，而跟物体的运动状态(加速、匀速、减速)无关．在一定的条件下，物体做匀加速运动时力对物体所做的功，可以大于、等于或小于物体做匀速直线运动时该力做的功．拓展变式1、（2005年江苏物理，10）如图16所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点由静止开始上升.若从A点上升至B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1、W2，滑块经B、C两点时的动能分别为E kB、E kC，图中AB=BC，则一定有（）A.W1>W2B.W1<W 2C.E kB>E kCD.E kB<E kC解析:因为拉力对滑块做功的过程F大小不变而方向变化，即由N=FScosα.当S AB=S BC 时，α不断增大，W不断减少.故W1>W2,A正确，B错.在运动过程中拉力F的竖直分力Fy为变力，且不能明确与G在整个过程中的关系，所以不能明确G CB和Gc的大小关系，故CD错.答案:A小结:利用功的计算式W=F·Scosα可以定性比较变力做功的大小，C、D项的设计考查学生利用动能定理灵活解决问题的能力.2、计算恒力做功的多少例题2、质量为M、长为L的长木板，放置在光滑的水平面上，长木板最右端放置一质量为m的小物块，如图17所示．现在长木板右端加一水平恒力F，使长木板从小物块底下抽出，小物块与长木板摩擦因数为μ，求把长木板抽出来所做的功．解析：此题为相关联的两物体存在相对运动，进而求功的问题．小物块与长木板是靠一对滑动摩擦力联系在一起的．分别隔离选取研究对象，均选地面为参照系，应用牛顿第二定律及运动学知识，求出木板对地的位移，再根据恒力功的定义式求恒力F的功．由F=ma得m与M的各自对地的加速度分别为: a m=μg,a M=(F-μmg)/M设抽出木板所用的时间为t，则m与M在时间t内的位移分别为: S m=12a m t2,S M=12a M t2并有S M=S m+L,即L=12（a M-a m）t2(对此式可从相对运动的角度加以理解)所以把长木板从小物块底下抽出来所做的功为：图17小结：解决此类问题的关键在于深入分析的基础上，头脑中建立一幅清晰的动态的物理图景，为此要认真画好草图(如图18)．在木板与木块发生相对运动的过程中，作用于木块上的滑动摩擦力f 为动力，作用于木板上的滑动摩擦力f′为阻力，由于相对运动造成木板的位移恰等于物块在木板左端离开木板时的位移S m 与木板长度L 之和，而它们各自的匀加速运动均在相同时间t 内完成，再根据恒力功的定义式求出最后结果．拓展变式 2、如图19所示，质量为m 的物块静止在倾角为θ的斜面体上，当斜面体沿水平面向左匀速运动位移X 时，求物块所受重力、支持力、摩擦力做的功和合力做的功．解析：物块受重力mg ，支持力N 和静摩擦力f ，如图19所示，物块随斜面体匀速运动合力为零，所以，N mg f mg ==cos sin θθ，．W G =0．支持力N 与s 的夹角为2πθ-（），支持力做功θθθπcos sin 2cos s mg Ns W N ·=⎪⎭⎫ ⎝⎛-=静摩擦力f 与s 的夹角为()πθ-，f 做的功=-=)cos(θπs f W f ·θθcos sin mgs -．合力F 做的功W F 是各个力做功的代数和0=++=f N G F W W W W 说明：（1）根据功的定义计算功时一定要明确力、位移和力与位移间的夹角．本题重力与位移夹角2π ，不做功，支持力与位移夹角为2ππθ-〈（）做正功，摩擦力与位移夹角为2ππθ-〉（）做负功．一个力是否做功，做正功还是做负功要具体分析，不能笼统地说，如本题支持力做正功．（2）合力的功一般用各个力做功的代数和来求，因为功是标量，求代数和较简单．如果先求合力再求功，本题合力为零，合力功也为零．二、功率的计算与判断1、判断功率变化情况例3、.如图20所示，轻绳一端固定在O 点，另一端拴一小球，拉起小球使绳水平伸直，然后无初速度释放，小球从开始运动到绳为竖直的过程中小球重力的瞬时功率的变化情况是图18图19（ ）A.一直增大B.一直减小C.先增大，后减小D.先减小，后增大解析：如图21所示，在水平位置A 处，由于小球的速度v a =0，因此此时小球重力的功率P a =mgv a =0.在绳竖直时的B 处，小球的速度v b 与重力方向垂直，此时小球重力的功率P b =mgv b cos90°=0.当小球在A 、B 之间任何位置C 时，小球的速度不为零，而且速度方向与重力方向的夹角为锐角，所以小球重力的功率P c =mgcos （90°-α）v c ＞0.根据以上分析可知，小球从A 处开始下落的过程中，重力的功率先由零开始增大，然后再逐渐减小到零.答案：C变式拓展3、一个物体从光滑斜面上滑下，关于物体所受的重力做功的功率的说法中，正确的是（ ）A.重力不变，重力做功的功率也不变B.重力做功的功率在下滑过程中不断增大C.重力做功的功率等于重力和下滑速度的乘积D.重力做功的功率小于重力和下滑速度的乘积解析：本题考查对功率的概念的理解，功率是表示物体做功快慢的物理量.当物体沿着光滑的斜面滑下时，物体所受的重力是不变的，物体的速度不断增大，则物体的重力的功率也就不断地变大，A 错误，B 正确.又根据功率的公式P=Fvcosα，物体在沿斜面下滑的过程中，重力的瞬时功率的表达式为：P=Fvcosα=mg·v·cosα，其中，α为重力与速度v 的方向的图20图21 图21夹角，很明显，重力做功的功率小于重力和下滑速度的乘积，C 错误，D 正确. 答案：BD2、图像问题分析例4.(2006山东滨州模拟，7)以恒定功率P 、初速度v 0冲上倾角一定的斜坡时，汽车受到的阻力恒定不变，则汽车上坡过程中的vt 图象不可能是图22中的（ ）图22解析：本题考查汽车以恒定功率行驶时的运动分析，汽车的功率是不变的，汽车的牵引力也是不变的.当汽车冲上斜坡时，根据公式P=Fv ，如果汽车受到的沿斜面方向的合外力等于零，则汽车将继续做匀速直线运动，速度—时间图象有可能是 B.如果汽车受到的合外力方向向上，则随着速度的不断增加，汽车所受的牵引力逐渐减小，合外力也将逐渐减小，则汽车将做加速度逐渐减小的加速运动，直到合外力等于零时，则再做匀速直线运动，C 是有可能的.如果汽车的初速度比较大，刚冲上斜坡时，汽车所受的合外力斜向下，则汽车将做减速运动，速度越来越小，最后再做匀速运动，D 是有可能的.根据P=Fv ，只要汽车的速度大小发生变化，汽车的牵引力就发生变化，汽车的加速度就发生变化，汽车不可能做匀加速直线运动，A 是不可能的，本题的答案为A.答案：A3、功率的计算例5、如图23所示,质量为2kg 的木块在倾角θ=370的斜面上由静止开始下滑,木块与斜面间的动摩擦因数为0.5,(sin 370=0.6,cos 370=0.8,g =10m/s 2).求:(1) 前2秒内重力做的功;(2) 前2秒内重力的平均功率;(3) 2秒末重力的瞬时功率.解析：计算平均功率,应先计算该段时间内重力所做的功,然后根据平均功率的公式W P t=求解;计算瞬时功率要用公式P =FVcosθ求解,为此要先计算2秒末的瞬时速度以及速度和该力方向间的夹角. (1)木块沿斜面下滑的加速度为:sin cos 42F mg mg a m m θμθ-===合m/s 2 370 图23前2秒内木块的位移:12s at=2=4m,所以,重力在前2秒内做的功为:W=mgsinθ·s=48J;(2)重力在前2秒内的平均功率为:WPt==482W=24W;(3) 木块2秒末速度:v=at=4m/s，重力在前2秒末的瞬时功率为:P=mgsingθ·v=2×10×0.6×4W=48W.点评：计算功率时要分清要求的是瞬时功率还是平均功率,若是瞬时功率,一定要注意速度和力的方向之间的夹角.举一反三4、质量2kg的物体,受到24N竖直向上的拉力,由静止开始运动,求5秒内拉力对物体所做的功;5秒内拉力的平均功率和5秒末拉力的瞬时功率.( g=10 m/s2)答案：600J;120W;240W5、设汽车行驶时所受阻力与其速度的平方成正比,如汽车以速度v匀速行驶时,其发动机功率为P,则汽车以速度2v匀速行驶时, 其发动机功率为( )A.2PB.4PC.8PD.无法确定答案：C4、实际应用例6、健身用的“跑步机”如图24所示,质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力向后蹬皮带，皮带运动过程中受到的阻力恒为f.使皮带以速度v匀速向后运动，则在此运动过程中，下列说法正确的是（）图24A.人脚对皮带的摩擦力是皮带运动的动力B.人对皮带不做功C.人对皮带做功的功率为mgvD.人对皮带做功的功率为fv解析：运动员踩在与水平方向成α角的静止皮带上用力向后蹬皮带时，运动员的鞋与皮带间有静摩擦力的作用，人受的静摩擦力沿皮带斜向上，而皮带受到的摩擦力的方向沿着皮带斜向下，对皮带的运动起推动作用，对皮带做功的功率为：P=Fv=fv，所以A、D正确，B 、C 错误.5、某同学进行体能训练，用100秒跑上20米高的高楼，试估算他登楼的平均功率最接近下列哪个数值？（ ）A ．10W B.100W C.1000W D.10000W50kg.则有:P =501020100mgh t ⨯⨯=W=100W只要对质量大小有比较符合实际的估计，计算出100秒内所做的功，然后代入平均功率公式即可解决此题.例7、 正常人心脏在一次搏动中泵出血液70 mL ，推动血液流动的平均压强为1.6×104 Pa ，设心脏主动脉的内径约为2.5 cm ，每分钟搏动75次，求：（1）心脏推动血液流动的平均功率是多大？（2）血液从心脏流出的平均速度是多大？1）设心脏每次推动血液前进的位移为l ，血液受到心脏的压力为F ，由压强公式F=p 0S 可知：心脏起搏一次对血液做功为W 0=Fl=p 0Sl=p 0V 0，V 0是心脏跳动一次输送血液的体积. W=np 0V 0=75×1.6×104×70×10-6 J=84 J ，P=6084=t W W=1.4 W. （2）每分钟心脏输出血量为：V=nV 0=75×70×10-6 m 3=5.25×10-3 m 3心脏主动脉横截面积S 为： S=πr 2=3.14×(1.25×10-2)2 m 2=4.9×10-4 m 2 所以v=60109.41025.543⨯⨯⨯=•=--t S V t l m/s=0.18 m/s.1）1.4 W （2）0.18 m/s物理原理，并且能够从生活实例中抽象出我们需要的、简化了的物理模型，再来求解题目.有利于提高对知识的迁移、运用，以及培养我们分析、综合的能力.分析解决本题的关键是要把这个联系实际的、研究对象不明确的实例，抽象为我们熟悉的、简单的物理模型.变式训练6、人的心脏每跳一次大约输送8×10-5 m 3的血液，正常人血压(可看作心脏压送血液的压强)的平均值约为1.5×104 Pa ，心跳约每分钟70次.请据此估测心脏工作的平均功率为多少. 解析：人的心脏每次跳动时，对外输送血液，压力对外做功，心跳一次做功的多少等于压力和压力作用位移的乘积.依据心跳约每分钟70次这个条件，可以求出每心跳一次所用的时间，这样就可以依据功率的计算公式估测心脏工作的平均功率为多少.答案：人的心脏每跳一次输送的血液看作长为L 、截面积为S 的液柱，则心脏每跳动一次，需做功W=FL=pSL=pΔV ，心跳每分钟70次，则心脏做功的平均功率为P=t nW =1.4 W. 三、易错点解析1、 不注意区分平均功率和瞬时功率例8. 一架起重机，要求它在内将质量为的货物由静止竖直向上加速提升，则起重机的额定输出功率至少应多大？解析：货物的加速度设起重机对货物的拉力为F ，由牛顿第二定律得：起重机的额定输出功率不能小于它在提起货物时所需的最大输出功率。
高考功和功率知识点总结
高考功和功率知识点总结一、功的定义和计算1. 功的定义：物体受力使其产生了位移，称为力对物体作了功，简称功，记作 W。
2. 功的计算公式：如果力和位移方向相同，功为正值；如果力和位移方向相反，功为负值。
力和位移的夹角为θ时，计算公式为W = F × s × cosθ。
3. 功的单位：国际单位制中，功的单位是焦耳（J），1焦耳等于1牛·米。
4. 例子：当一个力为10牛的物体受到作用力沿水平方向运动了5米，且力和位移方向相同，则这个力对物体做的功为 W = 10N × 5m = 50J。
二、功率的定义和计算1. 功率的定义：物体做功的速度叫做功率，简称功率，记作 P。
2. 功率的计算公式：功率等于单位时间内作的功。
当力和速度方向相同，功率为正值；当力和速度方向相反，功率为负值。
计算公式为 P = W / t，其中 W 表示作的总功，t 表示所用的时间。
3. 功率的单位：国际单位制中，功率的单位是瓦特（W），1瓦特等于1焦耳/秒。
4. 例子：一个人推一个100千克的物体50米需要5秒钟，其功率为 P = W / t = 100J / 5s = 20W。
三、功和功率的关系和应用1. 功率是描述做功的效率的物理量，功率越大，做功的效率越高。
2. 例子：打钉子时，用重锤手锤比用轻锤手锤更省力，因为重锤手锤的功率更大。
用功率大的机器或设备可以更快地完成工作，提高工作效率。
3. 坡道或斜面上的重物在运动时所做的功，等于其重力分量与位移的乘积，与运动速度无关，因此，只要用适当的轻力，小段时间内就能确保较大的功率。
四、其他相关知识点1. 机械功：机械功可以是由各种力一起作用共同产生，也可以是由某一力产生的，均为机械功。
2. 功的耗损：机械臂车抓起重物上楼时做的力的功减去其所损耗的能量为功的耗损。
要知道它所付出的能量为机械臂所作的正功减去其所损耗的能量。
综上所述，功和功率是物理学中重要的物理量，它们描述了物体做功的过程和效率。
功和功率高中物理一轮复习知识点
功和功率高中物理一轮复习知识点
功和功率高中物理一轮复习知识点
1.做功两要素：力和物体在力的方向上发生位移
2.功：功是标量，只有大小，没有方向，但有正功和负功之分，单位为焦耳(J)
3.物体做正功负功问题(将理解为F与V所成的角，更为简单)
(1)当=90度时，W=0.这表示力F的方向跟位移的.方向垂直时，力F不做功，
如小球在水平桌面上滚动，桌面对球的支持力不做功。
(2)当90度时，cos0,W0.这表示力F对物体做正功。
如人用力推车前进时，人的推力F对车做正功。
(3)当大于90度小于等于180度时，cos0,W0.这表示力F对物体做负功。
如人用力阻碍车前进时，人的推力F对车做负功。
一个力对物体做负功，经常说成物体克服这个力做功(取绝对值)。
例如，竖直向上抛出的球，在向上运动的过程中，重力对球做了-6J的功，可以说成球克服重力做了6J的功。
说了克服，就不能再说做了负功。
2024年高考物理试题分项解析专题06功和功率第01期
专题6 功和功率一．选择题1．（2024江苏泰州12月联考）中国已成为世界上高铁系统技术最全、集成实力最强、运营里程最长、运行速度最高、在建规模最大的国家。
报道称新一代高速列车牵引功率达9000kW，持续运行速度为350km/h，则新一代高速列车从北京开到杭州全长约为1300km，则列车在动力上耗电约为（）A．3.3×103kW·hB．3.3×104kW·hC．3.3×105kW·hD．3.3×106kW·h【参考答案】B2．【济宁模拟】一汽车在水平平直路面上，从静止起先以恒定功率P运动，运动过程中所受阻力大小不变，汽车最终做匀速运动。
汽车运动速度的倒数1v与加速度a的关系如图所示。
下列说法正确的是( )A ．汽车运动的最大速度为v 0B ．阻力大小为02PvC ．汽车的质量为002Pa v D ．汽车的质量为00Pa v【参考答案】AD3．【郑州2025届质量检测】如图所示，不行伸长的轻绳通过定滑轮将物块甲、乙(均可视为质点)连接，物块甲套在固定的竖直光滑杆上，用外力使两物块静止，轻绳与竖直方向夹角θ＝37°，然后撤去外力，甲、乙两物块从静上起先无初速释放，物块甲能上升到最高点Q ，己知Q 点与滑轮上缘O 在同一水平线上，甲、乙两物块质量分别为m 、M ，sin 37°＝0．6，cos 37°＝0．8，重力加速度为g ，不计空气阻力，不计滑轮的大小和摩擦。
设物块甲上升到最高点Q 时加速度为a ，则下列说法正确的是( )A ．M ＝3mB ．M ＝2mC ．a ＝0D ．a ＝g 【参考答案】BD【名师解析】当甲上升到最高点时，甲和乙的速度均为零，此时设甲上升的高度为h ，则乙下降的高度为，由能量关系可知，则M＝2m，选项B正确，A错误；甲在最高点时，竖直方向只受重力作用，则a＝g，选项C错误，D正确。
功和功率高三复习知识点
功和功率高三复习知识点在物理学中，功和功率是我们经常遇到的概念。
它们是描述物体运动和能量转化的重要量。
本文将从定义、计算公式以及应用等方面进行介绍，帮助高三学生复习功和功率的知识点。
1. 功的定义和计算公式功是描述物体运动时所做的功率乘以时间的量。
它表示了物体通过力的作用而进行的能量转化。
可以使用下面的公式计算功：功 = 力 ×移动距离× cosθ其中，力是物体所受的作用力，移动距离是物体的位移，θ是力的方向与物体运动方向之间的夹角。
这个公式表明，只有力在物体的运动方向上才会对物体进行有意义的功。
2. 功率的定义和计算公式功率是描述物体单位时间内所做的功。
它表示了物体转化能量的速度。
可以使用下面的公式计算功率：功率 = 功 / 时间其中，功是物体所做的功，时间是物体所用的时间。
功率的单位是瓦特（W），即每秒所做功的单位。
3. 功和功率的应用功和功率在物理学中有广泛的应用。
下面将介绍几个常见的应用场景。
3.1 机械功当我们举起一个重物时，我们所施加的力会对它进行功。
根据上述的计算公式，我们可以计算出所做的功。
而功率则表示了我们施加力的速度，即我们用多少时间来完成这个动作。
3.2 电功和电功率在电路中，电流经过电阻时会产生热量。
根据热效应原理，我们可以计算出电功和电功率。
电功表示了电流通过电阻所转化的能量，而电功率则表示了单位时间内电流转化能量的速度。
3.3 光学功在光学领域，我们可以通过光学仪器对光进行物理性质的测量。
例如，透镜的焦距可以通过光的折射原理进行测量。
在这些实验中，我们可以将入射光束对物体进行光学功的计算，并计算出与之对应的光学功率。
4. 功和功率的学习方法学习功和功率的知识点可以采取以下方法：4.1 理解公式理解功和功率的计算公式是非常重要的。
掌握公式中各个参数的含义和单位，能够将问题转化为代入公式计算的形式，有助于实际问题的解答。
4.2 进行数学推导通过数学推导，可以从基本公式中推导出其他相关公式。
高考物理二轮复习专题归纳—功与功率、功能关系(全国版)
高考物理二轮复习专题归纳—功与功率、功能关系（全国版）考点一功、功率的分析与计算1．功的计算(1)恒力做功一般用功的公式或动能定理求解．(2)变力做功通常应用动能定理、微元法、等效转化法、平均力法、图像法求解，或者利用恒定功率求功W＝Pt.2．功率的计算(1)明确是求瞬时功率还是平均功率．P＝Wt侧重于平均功率的计算，P＝Fv cosα(α为F和速度v的夹角)侧重于瞬时功率的计算．(2)机车启动(F阻不变)①两个基本关系式：P＝Fv，F－F阻＝ma.②两种常见情况a．恒定功率启动：P不变，此时做加速度减小的加速运动，直到达到最大速度v m，此过程Pt－F阻s ＝12mv m2；b．恒定加速度启动：开始阶段a不变，达到额定功率后，然后保持功率不变，加速度逐渐减小到零，最终做匀速直线运动．无论哪种启动方式，最大速度都等于匀速运动时的速度，即v m＝P F阻.例1(多选)(2022·广东卷·9)如图所示，载有防疫物资的无人驾驶小车，在水平MN段以恒定功率200W、速度5m/s匀速行驶，在斜坡PQ段以恒定功率570W、速度2m/s匀速行驶．已知小车总质量为50kg，MN＝PQ＝20m，PQ段的倾角为30°，重力加速度g取10m/s2，不计空气阻力．下列说法正确的有()A．从M到N，小车牵引力大小为40NB．从M到N，小车克服摩擦力做功800JC．从P到Q，小车重力势能增加1×104JD．从P到Q，小车克服摩擦力做功700J答案ABD解析小车从M到N，依题意有P1＝Fv1，代入数据解得F＝40N，故A正确；小车从M到N，因匀速行驶，小车所受的摩擦力大小为f1＝F＝40N，则摩擦力做功为W1＝－40×20J＝－800J，则小车克服摩擦力做功为800J，故B正确；依题意，从P到Q，重力势能增加量为ΔE p＝mg·PQ sin30°＝5000J，故C错误；设小车从P到Q，摩擦力大小为f2，有f2＋mg sin30°＝P2v2，摩擦力做功为W2＝－f2·PQ，联立解得W2＝－700J，则小车克服摩擦力做功为700J，故D正确．例2(2021·山东卷·3)如图所示，粗糙程度处处相同的水平桌面上有一长为L的轻质细杆，一端可绕竖直光滑轴O转动，另一端与质量为m的小木块相连．木块以水平初速度v0出发，恰好能完成一个完整的圆周运动．在运动过程中，木块所受摩擦力的大小为()A.mv 022πLB.mv 024πLC.mv 028πLD.mv 0216πL 答案B 解析在运动过程中，只有摩擦力做功，而摩擦力做功与路径有关，根据动能定理－F f ·2πL ＝0－12mv 02，可得摩擦力的大小F f ＝mv 024πL，故选B.例3(多选)(2018·全国卷Ⅲ·19)地下矿井中的矿石装在矿车中，用电机通过竖井运送到地面．某竖井中矿车提升的速度大小v 随时间t 的变化关系如图所示，其中图线①②分别描述两次不同的提升过程，它们变速阶段加速度的大小都相同；两次提升的高度相同，提升的质量相等．不考虑摩擦阻力和空气阻力．对于第①次和第②次提升过程，()A ．矿车上升所用的时间之比为4∶5B ．电机的最大牵引力之比为2∶1C ．电机输出的最大功率之比为2∶1D ．电机所做的功之比为4∶5答案AC 解析由题图中的图线①知，上升总高度h ＝v 02·2t 0＝v 0t 0.由题图中的图线②知，加速阶段和减速阶段上升高度和h 1＝12·v 02·＝14v 0t 0，匀速阶段：h －h 1＝12v 0·t ′，解得t ′＝32t 0，故第②次提升过程所用时间为t 02＋32t 0＋t 02＝52t 0，两次上升所用时间之比为2t 0∶52t 0＝4∶5，A 项正确；由于加速阶段加速度相同，故加速时牵引力相同，即电动机的最大牵引力相同，B 项错误；在加速上升阶段，由牛顿第二定律知，F －mg ＝ma ，则F ＝m (g ＋a )，第①次在t 0时刻，功率P 1＝F ·v 0，第②次在t 02时刻，功率P 2＝F ·v 02，第②次在匀速阶段P 2′＝F ′·v 02＝mg ·v 02<P 2，可知，电机输出的最大功率之比P 1∶P 2＝2∶1，C 项正确；由动能定理知，两个过程动能变化量相同，克服重力做功相同，故两次电机做功也相同，D 项错误．例4(2022·山东烟台市高三期末)一辆汽车在平直公路上由静止开始启动，汽车先保持牵引力F 0不变，当速度为v 1时达到额定功率P e ，此后以额定功率继续行驶，最后以速度v m 匀速行驶．若汽车所受的阻力F f 为恒力，汽车运动过程中的速度为v 、牵引力为F 、牵引力的功率为P ，则下列图像中可能正确的是()答案C 解析因为汽车先保持牵引力F 0不变，由牛顿第二定律可得F 0－F f ＝ma ，又因为汽车所受的阻力F f 为恒力，所以开始阶段汽车做匀加速直线运动，所以v －t 图像开始应有一段倾斜的直线，故A 错误；因为当速度为v 1时达到额定功率P e ，此后以额定功率继续行驶，则满足P e＝Fv，即F与v成反比，F与1v成正比，所以F－v图像中v1～v m段图像应为曲线，F与1v图像中1v m～1v1段图像应为直线，故B错误，C正确；因为当速度为v1之前，保持牵引力F0不变，则功率满足P＝F0v，即P与v成正比，所以在P－v图像中0～v1段图像应为过原点的直线，故D错误．考点二功能关系及应用1．常见功能关系能量功能关系表达式势能重力做功等于重力势能减少量W＝E p1－E p2＝－ΔE p 弹力做功等于弹性势能减少量静电力做功等于电势能减少量分子力做功等于分子势能减少量动能合外力做功等于物体动能变化量W＝E k2－E k1＝12mv2－12mv02机械能除重力和弹力之外的其他力做功等于机械能变化量W其他＝E2－E1＝ΔE机摩擦产生的内能一对相互作用的摩擦力做功之和的绝对值等于产生的内能Q＝F f·s相对s相对为相对路程电能克服安培力做功等于电能增加量W克安＝E2－E1＝ΔE2.功能关系的理解和应用功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是能量转化的量度．(1)根据功能之间的对应关系，判定能的转化情况．(2)根据能量转化，可计算变力做的功．例5(2021·湖北卷·4)如图(a)所示，一物块以一定初速度沿倾角为30°的固定斜面上滑，运动过程中摩擦力大小f恒定，物块动能E k与运动路程s的关系如图(b)所示．重力加速度大小取10m/s2，物块质量m和所受摩擦力大小f分别为()A．m＝0.7kg，f＝0.5NB．m＝0.7kg，f＝1.0NC．m＝0.8kg，f＝0.5ND．m＝0.8kg，f＝1.0N答案A解析0～10m内物块上滑，由动能定理得－mg sin30°·s－fs＝E k－E k0，整理得E k＝E k0－(mg sin30°＋f)s，结合0～10m内的图像得，斜率的绝对值|k|＝mg sin30°＋f＝4N,10～20m内物块下滑，由动能定理得(mg sin30°－f)(s－s1)＝E k，整理得E k＝(mg sin30°－f)s－(mg sin30°－f)s1，结合10～20m内的图像得，斜率k′＝mg sin 30°－f＝3N，联立解得f＝0.5N，m＝0.7kg，故选A.例6(多选)如图所示，一倾角为θ＝53°(图中未标出)的斜面固定在水平面上，在其所在的空间存在方向竖直向上、电场强度大小E＝2×106V/m的匀强电场和方向垂直于竖直面向里、磁感应强度大小B ＝4×105T 的匀强磁场．现让一质量m ＝4kg 、电荷量q ＝＋1.0×10－5C 的带电物块从斜面上某点(足够高)由静止释放，当沿斜面下滑位移大小为3m 时，物块开始离开斜面．g 取10m/s 2，sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6.下列说法正确的是()A ．物块离开斜面时的动能为18JB ．物块从释放至刚要离开斜面的过程中，重力势能减少120JC ．物块从释放至刚要离开斜面的过程中，电势能增加了60JD ．物块从释放至刚要离开斜面的过程中，由于摩擦而产生的热量为30J 答案AD 解析对物块进行受力分析，物块离开斜面时应满足qvB ＝(mg －qE )cos 53°，解得v ＝3m/s ，动能为12mv 2＝18J ，选项A 正确；物块从释放到离开斜面，重力势能减少mgx sin 53°＝96J ，选项B 错误；电势能的增加量等于克服静电力做的功，即ΔE p ＝qEx sin 53°＝48J ，选项C 错误；由功能关系得(mg －qE )x sin 53°＝12mv 2＋Q ，解得Q ＝30J ，选项D 正确．例7(多选)(2022·山东济南市、聊城市等高三学情检测)一物体在竖直向上的拉力作用下由静止开始竖直向上运动，物体的机械能E 与上升高度h 的关系如图所示，已知曲线上A 点处切线的斜率最大．不计空气阻力，下列说法正确的是()A．0～h2过程中物体所受的拉力先增大后减小B．h1处速度最大C．0～h2过程中物体的动能先增大后减小D．0～h3过程中物体的加速度先增大再减小，最后物体做匀速运动答案AC解析物体受重力与拉力作用，重力做功不改变物体的机械能，机械能的变化量等于拉力做功，则有ΔE＝FΔh，得F＝ΔEΔh，所以斜率表示拉力．由题图可知，在0～h1阶段斜率增大，即拉力增大，h1～h2阶段斜率减小，即拉力减小，即0～h2过程中物体所受拉力先增大后减小，故A正确；在h1处，斜率最大，拉力最大，拉力大于重力，物体正在加速，所以h1处速度不是最大，故B错误；由题图可知，在h1～h2过程中，图像斜率减小，拉力F减小，在h2后图像斜率为零，拉力为零，在h1处拉力F大于重力，在h2处拉力为零，因此在h1～h2过程中，拉力先大于重力后小于重力，物体先向上做加速直线运动后做减速直线运动，动能先增大后减小，故C正确；在0～h3过程中，拉力先大于重力后小于重力，最后拉力为零，物体所受的合外力先增大再减小到零后反向增大、最后不变，根据牛顿第二定律可得物体的加速度先增大再减小后反向增大再不变，且h2～h3阶段为竖直上抛运动，不是匀速运动，故D错误.1．(2022·广东省模拟)某踢出的足球在空中运动轨迹如图所示，把足球视为质点，空气阻力不计，关于足球从踢出到落地的过程中，足球的()A．动能先减少后增加B．重力势能一直增加C．机械能先减少后增加D．重力的瞬时功率一直增大答案A解析足球斜向上运动至最高点的过程中，速度减小，至最高点时速度最小(但大于0)，然后开始向右做平抛运动，速度增加，故整个过程动能先减少后增加，重力势能先增加后减少，机械能总量不变，重力的瞬时功率先减小(最高点为零，因为重力与速度垂直)后增大，A正确，B、C、D错误．2．(多选)(2022·辽宁葫芦岛市普通高中高三期末)某质量m＝1500kg的“双引擎”小汽车，行驶速度v≤54km/h时靠电动机输出动力；行驶速度在54km/h＜v≤90 km/h范围内时靠汽油机输出动力，同时内部电池充电；当行驶速度v>90km/h时汽油机和电动机同时工作，这种汽车更节能环保，该小汽车在一条平直的公路上由静止启动，汽车的牵引力F随运动时间t的图线如图所示，所受阻力恒为1250 N．已知汽车在t0时刻第一次切换动力引擎，以后保持恒定功率行驶至第11s末，则在前11s内()A．经过计算t0＝5sB．在0～t0时间内小汽车行驶了45mC．电动机输出的最大功率为60kWD．汽油机工作期间牵引力做的功为4.5×105J答案BD解析开始阶段加速度为a＝F1－F fm＝5000－12501500m/s2＝2.5m/s2，v1＝54km/h＝15m/s，解得t0＝v1a＝152.5s＝6s，故A错误；汽车前6s内的位移为x1＝12at02＝45m，故B正确；t0时刻，电动机输出的功率最大，为P m＝F1v1＝5000×15W ＝75kW，故C错误；由题图可知，汽油机工作期间，功率为P＝F2v1＝90kW，解得11s时刻汽车的速度为v3＝PF3＝90×1033600m/s＝25m/s＝90km/h，故6～11s内都是汽油机在做功，且汽油机工作时牵引力做的功为W＝Pt＝4.5×105J，故D 正确．3.(多选)(2022·海南省模拟)如图所示，某物体(可视为质点)分别从等高的固定斜面Ⅰ、Ⅱ顶端下滑，物体与接触面间的动摩擦因数处处相同，斜面与水平面接触处用半径可忽略的光滑小圆弧相连．若该物体沿斜面Ⅰ由静止下滑，运动到水平面上的P点静止，不计空气阻力．下列说法正确的是()A．物体沿斜面Ⅱ由静止下滑，将运动到水平面上P点的左侧静止B．物体沿斜面Ⅱ运动的路程大于沿斜面Ⅰ运动的路程C．物体沿斜面Ⅱ运动到P点产生的热量等于沿斜面Ⅰ运动到P点产生的热量D．物体沿斜面Ⅱ运动损失的机械能大于沿斜面Ⅰ运动损失的机械能答案BC解析设斜面的倾角为α，长度为l，高度为h，斜面的下端点到P点的水平距离为x，由动能定理得mgh－μmgl cosα－μmgx＝0，设斜面上端点到P点的水平距离为s 总，则s 总＝l cos α＋x ，联立可得mgh －μmgs 总＝0，可知最终两物体均停止在P 点，故A 错误；根据几何知识可知，物体沿斜面Ⅱ运动的路程大于沿斜面Ⅰ运动的路程，故B 正确；两种情形下，都是重力势能完全转化为内能，而初始时重力势能相同，则物体沿斜面Ⅱ运动到P 点产生的热量等于沿斜面Ⅰ运动到P 点产生的热量，故C 正确；沿斜面Ⅰ运动损失的机械能ΔE 1＝μmgL 1cos α1，沿斜面Ⅱ运动损失的机械能ΔE 2＝μmgL 2cos α2，因为L 1＞L 2，α1＜α2，所以ΔE 1＞ΔE 2，故D 错误．专题强化练[保分基础练]1.如图所示，一质量为25kg 的小孩从高为2m 的滑梯顶端由静止滑下，滑到底端时的速度大小为2m/s(g 取10m/s 2)．关于力对小孩做的功，以下说法正确的是()A ．重力做功450JB ．合力做功50JC ．克服阻力做功50JD ．支持力做功450J答案B 解析由功的计算公式可知，重力做功为W G ＝mgh ＝25×10×2J ＝500J ，A 错误；由动能定理可知，合力做功等于动能的变化量，则有W 合＝12mv 2＝12×25×22J ＝50J ，B正确；由动能定理可得W G－W克f＝12mv2，故克服阻力做功W克f＝W G－12mv2＝500J－50J＝450J，C错误；支持力与小孩的运动方向一直垂直，所以支持力不做功，D错误．2．一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为1m/s，从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图(a)和图(b)所示．设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系正确的是()A．W1＝W2＝W3B．W1<W2<W3C．W1<W3<W2D．W1＝W2<W3答案B解析由v－t图像可知，第1s、第2s、第3s内的位移分别为0.5m、0.5m、1m，由F－t图像及功的公式W＝Fl cosα，可知W1＝0.5J，W2＝1.5J，W3＝2J，故选B.3.(2022·山东烟台市高三期末)如图，一容器的内壁是半径为r的半球面，容器固定在水平地面上．在半球面水平直径的一端有一质量为m(可视为质点)的小滑块P，它在容器内壁由静止开始下滑到最低点，在最低点时的向心加速度大小为a，已知重力加速度大小为g.则P由静止下滑到最低点的过程中克服摩擦力做的功为()A ．mr (g －12a )B ．mr (2g －a )C.12mr (g －a )D ．mr (2g ＋a )答案A 解析在最低点由牛顿第二定律及向心力公式有ma ＝m v 2r，P 由静止下滑到最低点的过程中有mgr －W 克f ＝12mv 2，联立解得W 克f ＝mgr －12mar ＝mr (g －12a )，故选A.4．(多选)(2021·广东卷·9)长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡峭的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹，战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m 的手榴弹，手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h ，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示，重力加速度为g ，下列说法正确的有()A ．甲在空中的运动时间比乙的长B ．两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等C ．从投出到落地，每颗手榴弹的重力势能减少mghD ．从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化量为mgh答案BC解析由平抛运动规律可知，做平抛运动的时间t＝2hg，因为两手榴弹运动的高度差相同，所以在空中运动时间相等，故A错误；做平抛运动的物体落地前瞬间重力的功率P＝mgv y＝mg2gh，因为两手榴弹运动的高度差相同，质量相同，所以落地前瞬间，两手榴弹重力的功率相同，故B正确；从投出到落地，手榴弹下降的高度为h，所以手榴弹重力势能减少量ΔE p＝mgh，故C正确；从投出到落地，手榴弹做平抛运动，只有重力做功，机械能守恒，故D错误．5．(2022·北京市丰台区一模)将质量为m的物体从地面竖直向上抛出，一段时间后物体又落回抛出点．在此过程中物体所受空气阻力大小不变，下列说法正确的是()A．上升过程的时间大于下落过程的时间B．上升过程中机械能损失量小于下落过程中机械能损失量C．上升过程的动能减小量大于下落过程的动能增加量D．上升过程的动量变化量小于下落过程的动量变化量答案C解析设空气阻力大小为F f，上升过程的加速度大小为a1，由牛顿第二定律得mg＋F f＝ma1，解得a1＝g＋F fm，设下落过程的加速度大小为a2，由牛顿第二定律得mg－F f＝ma2，解得a2＝g－F fm，所以上升过程的加速度大小大于下落过程的加速度大小，由于上升和下落的位移相等，由运动学公式x＝12at2，可知上升过程的时间小于下落过程的时间，故A错误；由于空气阻力大小不变，上升过程和下落过程空气阻力做的功相等，所以上升过程中机械能损失量等于下落过程中机械能损失量，故B错误；设物体从地面竖直向上抛出时的速度大小为v0，物体落回到地面时的速度大小为v，由运动学公式得v02＝2a1x，v2＝2a2x，又因为a1>a2，所以v0>v，上升过程的动能减小量为ΔE k1＝12mv02，下落过程的动能增加量为ΔE k2＝12mv2，所以上升过程的动能减小量大于下落过程的动能增加量，故C正确；上升过程动量的变化量大小为Δp1＝mv0，下落过程的动量变化量大小为Δp2＝mv，所以上升过程的动量变化量大于下落过程的动量变化量，故D错误．6．(多选)(2021·全国乙卷·19)水平桌面上，一质量为m的物体在水平恒力F拉动下从静止开始运动，物体通过的路程等于s0时，速度的大小为v0，此时撤去F，物体继续滑行2s0的路程后停止运动，重力加速度大小为g，则()A．在此过程中F所做的功为12mv02B．在此过程中F的冲量大小等于32mv0C．物体与桌面间的动摩擦因数等于v024s0gD．F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的2倍答案BC解析外力撤去前，由牛顿第二定律可知F－μmg＝ma1①由速度位移公式有v02＝2a1s0②外力撤去后，由牛顿第二定律可知－μmg＝ma2③由速度位移公式有－v02＝2a2(2s0)④由①②③④可得，水平恒力F＝3mv024s0，物体与桌面间的动摩擦因数μ＝v024s0g，则滑动摩擦力F f＝μmg＝mv024s0，可知F的大小等于物体所受滑动摩擦力大小的3倍，故C正确，D错误；在此过程中，外力F做功为W＝Fs0＝34mv02，故A错误；由平均速度公式可知，外力F作用时间t1＝s00＋v02＝2s0v0，在此过程中，F的冲量大小是I＝Ft1＝32mv0，故B正确．7．(2021·湖南卷·3)“复兴号”动车组用多节车厢提供动力，从而达到提速的目的．总质量为m的动车组在平直的轨道上行驶．该动车组有四节动力车厢，每节车厢发动机的额定功率均为P，若动车组所受的阻力与其速率成正比(F阻＝kv，k为常量)，动车组能达到的最大速度为v m.下列说法正确的是()A．动车组在匀加速启动过程中，牵引力恒定不变B．若四节动力车厢输出功率均为额定值，则动车组从静止开始做匀加速运动C．若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，则动车组匀速行驶的速度为34v m D．若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度v m，则这一过程中该动车组克服阻力做的功为12mv m2－Pt答案C解析对动车组由牛顿第二定律有F牵－F阻＝ma，动车组匀加速启动，即加速度a恒定，但F阻＝kv随速度增大而增大，则牵引力也随阻力增大而增大，故A错误；若四节动力车厢输出功率均为额定值，则总功率为4P，由牛顿第二定律有4P v－kv＝ma，故可知加速启动的过程，牵引力减小，阻力增大，则加速度逐渐减小，故B错误；若四节动力车厢输出的总功率为2.25P，动车组匀速行驶时加速度为零，有2.25Pv＝kv，而以额定功率匀速行驶时，有4Pv m＝kv m，联立解得v＝34v m，故C正确；若四节动力车厢输出功率均为额定值，动车组从静止启动，经过时间t达到最大速度v m，由动能定理可知4Pt－W克阻＝12mv m2－0，可得动车组克服阻力做的功为W克阻＝4Pt－12mv m2，故D错误．[争分提能练]8．(2022·广东省高三5月测试)在某滑雪场有一段坡道，可看作斜面，一滑雪爱好者从坡道最低点以某一速度滑上此坡道，滑雪爱好者和全部装备的总质量为50 kg，其重力势能和动能随上滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，以坡道底端所在水平面为重力势能的参考平面，滑雪爱好者连同全部装备可看作质点，重力加速度g取10m/s2，则()A．坡道与水平面的夹角θ为45°B．滑雪板和坡道之间的动摩擦因数为0.1C．滑雪爱好者在坡道上滑的最大高度为15mD．滑雪爱好者在坡道上滑过程重力的冲量大小为1000N·s答案D解析上滑过程重力势能为E p＝mgs sinθ＝mg sinθ·s，则重力势能随s变化的图线的斜率为mg sinθ＝2500J10m，解得sinθ＝12，则坡道与水平面的夹角为θ＝30°，选项A错误；上滑过程根据动能定理有－(mg sinθ＋μmg cosθ)s＝E k－E k0，整理得E k＝－(mg sinθ＋μmg cosθ)s＋E k0，动能随s变化的图线斜率为－(mg sinθ＋μmg cosθ)＝1875J－5625J10m－0，代入数据解得动摩擦因数为μ＝36，选项B错误；上滑过程根据动能定理有－(mg sinθ＋μmg cosθ)s m＝0－E k0，解得s m＝15m，上升的高度h ＝s m sinθ＝7.5m，选项C错误；上滑过程根据动量定理有(mg sinθ＋μmg cosθ)t＝0－(－2mE k0)，解得上滑时间t＝2s，则重力的冲量为mgt＝1000N·s，选项D 正确．9.(2022·山东卷·2)我国多次成功使用“冷发射”技术发射长征十一号系列运载火箭．如图所示，发射仓内的高压气体先将火箭竖直向上推出，火箭速度接近零时再点火飞向太空．从火箭开始运动到点火的过程中()A．火箭的加速度为零时，动能最大B．高压气体释放的能量全部转化为火箭的动能C．高压气体对火箭推力的冲量等于火箭动量的增加量D．高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭动能的增加量答案A解析火箭从发射仓发射出来，受竖直向下的重力、竖直向下的空气阻力和竖直向上的高压气体的推力作用，且推力大小不断减小，刚开始向上的时候高压气体的推力大于向下的重力和空气阻力之和，故火箭向上做加速度减小的加速运动，当向上的高压气体的推力等于向下的重力和空气阻力之和时，火箭的加速度为零，速度最大，接着向上的高压气体的推力小于向下的重力和空气阻力之和时，火箭接着向上做加速度增大的减速运动，直至速度为零，故当火箭的加速度为零时，速度最大，动能最大，故A正确；根据能量守恒定律，可知高压气体释放的能量转化为火箭的动能、火箭的重力势能和内能，故B错误；根据动量定理，可知合力冲量等于火箭动量的增加量，故C错误；根据功能关系，可知高压气体的推力和空气阻力对火箭做功之和等于火箭机械能的增加量，故D错误．10．(2022·广东深圳市模拟)跳伞运动是世界上流行的空中极限运动．伞打开前可看作是自由落体运动，打开伞后减速下降，最后匀速下落．如果用h表示人下落的高度，t表示下落的时间，v表示人下落的速度，E p表示人的重力势能，E k 表示人的动能，E表示人的机械能，如果打开伞后空气阻力与速度平方成正比，则可能符合事实的图像是()答案C解析伞打开前做自由落体运动，由v＝gt，知速度与时间成正比；伞打开之后，有空气阻力，假设人的质量为m，伞的质量为M，得f－(m＋M)g＝kv2－(m＋M)g＝(m＋M)a，速度减小，加速度减小直到减为零，所以伞打开之后，先做加速度减小的减速直线运动后做匀速直线运动，即伞打开之后的v－t图像中的斜率先减小后不变，A错误；假设初始时人的重力势能为E p0，则下落中有E p＝E p0－mgh，可知重力势能与高度成线性关系，又因为打开伞前为自由落体运动，打开伞后先减速后匀速，故下落高度与时间不是线性关系，则重力势能与时间也不是线性关系，B错误；伞未打开之前，由动能定理可知mgh＝E k，可知动能与下落高度成正比，伞打开后由伞和人整体先做加速度减小的减速直线运动后做匀速直线运动，可知人受到的合外力先减小后为零且方向向上．E k－h图像中的斜率大小代表F合，则斜率先减小后为零且伞打开之后人的动能先减小后不变，C正确；伞未打开之前人的机械能不变，伞打开之后由C项分析可知人受到的合外力先减小后为零，h可知E－h图中的斜率大小代即人受到伞的拉力先减小后不变．由ΔE＝－F T伞Δ，则斜率先减小后不变，且伞打开之后人的机械能一直减小，D错误．表F T伞11．(多选)(2022·甘肃张掖市高三期末)如图所示，内壁光滑的玻璃管竖直固定在水平地面上，管内底部竖直放置处于自然长度的轻质弹簧．用轻杆连接的两小球A、B的质量分别为m和2m(球的直径比管的内径略小)，重力加速度为g，现从弹簧的正上方释放两球，则从A球与弹簧接触起到运动至最低点的过程中，下列说法正确的是()A．杆对A球做的功大于杆对B球做的功B．A球克服弹簧弹力做的功是杆对A球做功的32倍C．弹簧和杆对A球做功的总和等于A球机械能的增量D．A球到最低点时杆对B球的作用力等于4mg答案BC解析杆对A球的作用力与杆对B球的作用力大小相等，两球的位移相同，所以杆对A球做的功与杆对B球做的功数值相等，故A错误；设A球克服弹簧弹力做的功为W1，A下降的高度为h，杆对A球做的功为W2，则杆对B球做功为－W2，由动能定理，对A球有mgh－W1＋W2＝0，对B球有2mgh－W2＝0，联立解得W1＝32W2，即A球克服弹簧弹力做的功是杆对A球做的功的32倍，故B正确；根据功能关系知，弹簧和杆对A球做功的总和等于A球机械能的增量，故C正确；若A球从弹簧原长处释放，刚释放时A、B整体的加速度大小为g，方向竖直向下，根据简谐运动的对称性知，A球到最低点时整体的加速度大小为g，方向竖直向上，现A球从弹簧正上方下落，A球到最低点时弹簧压缩量比从弹簧原长处释放时的大，则弹力比从弹簧原长处释放时的大，整体所受的合力增大，加速度将大于g，所以A球到最低点时整体的加速度大小大于g，方向竖直向上，在最低点，对B球，由牛顿第二定律得F－2mg＝2ma＞2mg，则得A球到最低点时杆对B球的作用力F＞4mg，故D错误．12.(2022·广东省模拟)如图所示为修建高层建筑常用的塔式起重机，起重机通过一轻质钢丝绳吊起质量为8×102kg的物体，绳的拉力不能超过1.2×104N，起重机的功率不能超过1.2×105W，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90m．已知此物体在被吊高接近90m时，已经开始以最大速度匀速上升．不计空气阻力，已知重力加速度g取10m/s2，求：。
4.4功和功率(高中物理竞赛及高考复习资料)
4.4功和功率(高中物理竞赛及高考复习资料)§4.4功和功率4.4.1工作概念力和力的方向上位移的乘积称为功。
即w?fscos?f1式中?是力矢量f与位移矢量s之间的夹角。
功是标f2量，有正、负。
外力对物体的总功或合外力对物体所做0fs1s2s功等于物体上每个力所做功的代数和。
对于变力对物体所做功，则可用求和来表示力所做功，即W菲？西科斯？我图4-4-1F=F（s）图像的“面积”也可用于表示功的大小，如图4-4-1所示。
由于物体的运动与参考系的选择有关，在不同的参考系中，功的大小可能有不同的值，但一对力和反作用力所做的功之和与参考系的选择无关。
因为作用力和反作用力所做的功之和取决于力和相对位移，这与参考系无关。
应该注意的是，在功的定义中，力F应该是恒力。
如果f是一个变力中学阶段，通常使用以下方法：（1）微元法；（2）图像法；（3）等效方法。
4．4．2.几种力的功让我们首先介绍“保守力”和“耗散力”。
具有“做功与路径无关”这一特点的力称为保守力，如重力、弹力和万有引力都属于保守力。
不具有这种特点的力称为非保守力，也叫耗散力，如摩擦力。
（1）重力的功重力在地球附近的小范围内。
我们认为这是一个恒力，所以我们将重力为Mg的物体从高度H1移动到高度H2。
重力做功：WC？Mg（H2？H1）显然与运动路径无关。
（2）弹簧弹力的功在弹簧力F=-KX的作用下，物体从位置X1移动到位置X2，如图4-4-2（a）所示，其弹力变化F=F（x）如图4-4-2（b）所示，则此过程中弹力的功W可用图中的斜线“面积”表示，功为foxxx12(a)x2x1?kx1?(1x2)1212w??(x2?x1)?kx1?kxo2222（3）引力功质量m的质点在另一质量m的质点的作用下由相对距离r1运动至相对距离r2的过程中，引力所做功为11gmmgmmw？？gmm（？？）？？r1r2r1x(b)图4-4-24．4．3. 权力作用于物体的力在单位时间内所做功称为功率，表达式为Pwt求瞬时功率，取时间?t?0则为P伊姆？？T0 wf？斯科斯？？伊姆？FVCO？？T0吨？T式中v为某时刻的瞬时速度，?为此刻v与f方向的夹角§4.5动能定理4．5．1．质点动能定理当质量为m的粒子以V的速度运动时，其动能EK为：ek?1mv22动能是粒子动力学的状态量。
高三物理第一轮专题复习功和功率
准兑市爱憎阳光实验学校高三物理第一轮专题复习--功和功率一、知识归纳(一)、功1．功的义：2．做功的两个要素3．功的公式：W=Flcosa4．单位：焦耳〔J〕5．功有正、负之分①当α=π/2时，cosα=0，W=0。
力F和位移s的方向垂直时，力F不做功；②当α＜π/2时，cosα＞0，W＞0。
这表示力F对物体做正功；③当π/2＜α≤π时，cosα＜0，W＜0。
这表示力F对物体做负功。
(二)功率功率1．义：功和完成这些功所用时间的比值．2．义式：P=w/t，变形式：P＝Fv。
3．单位和常用单位：W，kW．额功率和实际功率1．额功率：正常条件下可以长时间工作的功率．2．实际功率：机车实际输出的功率．功率与速度讨论公式P＝Fv二、典型问题〔一〕.弄清求变力做功的几种方法1、值法例1、如图1，滑轮至滑块的高度为h，细绳的拉力为F〔恒〕，滑块沿水平面由A点S至B点，滑块在初、末位置时细绳与水平方向夹角分别为α和β。
求滑块由A点运动到B点过程中，绳的拉力对滑块所做的功。
分析与解：设绳对物体的拉力为T，显然人对绳的拉力F于T。
T在对物体做功的过程小虽然不变，但其方向时刻在改变，因此该问题是变力做功的问题。
但是在滑轮的质量以及滑轮与绳间的摩擦不计的情况下，人对绳做的功就于绳的拉力对物体做的功。
而拉力F的大小和方向都不变，所以F做的功可以用公式W=FScosa直接计算。
由图1可知，在绳与水平面的夹角由α变到β的过程中,拉力F的作用点的位移大小为：2、微元法例2 、如图2所示，某力F=10N作用于半径R=1m的转盘的边缘上，力F 的大小保持不变，但方向始终保持与作用点的切线方向一致，那么转动一周这个力F做的总功为：A、 0JB、20πJ C 、10J D、20J.分析与解：把圆周分成无限个小元段，每个小元段可认为与力在同一直线上，故ΔW=FΔS，那么转一周中各个小元段做功的代数和为W=F×2πR=10×2πJ=20πJ=6J，故B正确。
高考物理一轮复习课件：功和功率复习 (共19张PPT)
F·2πr
例2、如图示，一辆拖车通过光滑的定滑 轮将一重物G匀速提升，当拖车从A点水 平移动到B点时，位移为x，绳子由竖直 变为与竖直方向成θ 的角度，求拖车对 重物所做的功？
拖车对重物所做 的功,等于重物重 力势能的增加.
一个质量为m的小球用长为L的细线悬挂于 O点。小球在水平力F的作用下，从平衡位 置P缓慢移到Q点，细线偏离竖直方向的角 度为θ，如图所示。则力F做的功为（ ） A.FLsinθ B.FLcosθ C.mgL(1-cosθ) D.FLθ
1 W (100 80) 10 900 J 2
３、功率 定义： 功与所用时间的比值
功的物理意义： 表示做功快慢 功率的公式：
（1）P=W/t （2）p=FVcosα
用来求平均功率 根据速度来确定
例１、如图所示，质量为m的物体，沿长为l、 倾角为光滑的斜面，自顶端由静止滑到底端， 在这一过程中，重力做功的平均功率为多少？ 滑到底端时，重力的瞬时功率是多少？
标量: ＋
—意义：
＋表示动力做功，－表示阻力做功 求合功的方法 （1）W=F合SCOS a
（2）W合＝W1＋W2＋· · · · · · Wn
如图所示，表示物体在力F的作用下在水平面上 发生了一段位移，分别计算三种情况下力对物体 做的功。设这三种情况下力和位移的大小都相同： F=10N,l=2m,θ 的大小如图所示
θ =150° W= 10 3 J
θ =30° W= 10 3 J
θ =30° W= 10 3 J
例1、如图所示，一个质量为m的木块，放在倾 角为θ 的斜面体上，当斜面与木块保持相对静 止一起沿水平方向向右匀速移动距离s的过程中， 作用在木块上的各个力分别做功多少?合力的功 是多少?
高中物理专题讲座_必修二_功和功率专题
专题一．功：◎知识梳理1．物理意义，功是能量转化的量度。
一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，我们就说这个力对物体做了功。
2.公式：W=FScosα,单位：焦耳(J) 1焦耳=1牛·米即：1J=IN·M,功是标量。
关于功应注意以下几点：①做功的两个要素：有力作用在物体上，且物体在力的方向上发生位移，因此，讲功时明确哪个力做功或明确哪个物体对哪个物体做功。
②公式：w=FScosα公式中F为恒力；α为F与位移S的夹角；位移s为受力质点的位移。
③功的正负：功是标量，但有正负，当O≤α<900时，力对物体做正功：900<α≤1800时，力对物体做负功(物体克服某力做功，取正值)。
④做功过程总是伴随着能量的转化，从这点上讲，功是能量转化的量度，但“功转化为能量”，“做功产生热量”等说法都是不完备的。
⑤功具有相对性，一般取地面参照系，即力作用的那个质点的位移一般指相对地面的位移。
⑥摩擦力的功，无论是静摩擦力，还是动摩擦力都可以做正功、负功还可以不做功，一对静摩擦力做功的代数和为零。
⑦摩擦力做功与产生势能之间的关系如何?因两个接触面的相对滑动而产生热能的关系：Q=fs，其中，f必须是滑动摩擦力，S必须是两接触面的相对滑动距离(或相对路程)。
由此可见，静摩擦力虽然对物体做功．但由于相对位移为零而没有热能产生。
【例1】在光滑水平面上有一静止的物体．现以水平恒力甲推这一物体，作用一段时间后，换成相反方向的水平恒力乙推这一物体．当恒力乙作用时间与恒力甲作用时间相同时，物体恰好回到原处，此时物体的动能为32J．则在整个过程中，恒力甲做的功和恒力乙做的功各等于多少？专题二．动能、势能1．动能：物体由于运动而具有的能叫动能。
(1)动能的定义式： E K=mV2/2，式中m是物体的质量，V是物体的速率，E K是物体的动能。
(2)动能是标量_：动能只有大小，没有方向，是个标量。
动能定义式中的v是物体具有的速率，动能恒为正值。
2023年全国高考物理真题汇编：功与功率
B．小球在P点下方 处的加速度大小为
C．从M点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力先变小再变大
D．从M点到P点和从P点到N点的运动过程中，小球受到的摩擦力做功相同
参考答案
1．D
【详解】由题意可知两节动车分别有
当将它们编组后有
联立可得
故选D。
2．B
【详解】由题知，水筒在筒车上均匀排布，单位长度上有n个，且每个水筒离开水面时装有质量为m的水、其中的60%被输送到高出水面H处灌入稻田，则水轮转一圈灌入农田的水的总质量为
m总=2πRnm× 60%=1.2πRnm
则水轮转一圈灌入稻田的水克服重力做的功
W=1.2πRnmgH
则筒车对灌入稻田的水做功的功率为
联立有
故选B。
3．D
【详解】A．设力F与水平方向的夹角为θ，则摩擦力为
摩擦力的功
即摩擦力的功与F的方向有关，选项A错误；
B．合力功
可知合力功与力F方向无关，选项B错误；
C．当力F水平时，则
力F做功为
选项C错误；
D．因合外力功为max大小一定，而合外力的功等于力F与摩擦力f做功的代数和，而当 时，摩擦力f=0，则此时摩擦力做功为零，此时力F做功最小，最小值为max，选项D正确。
故选D。
4．A
【详解】设物体与地面间的动摩擦因数为μ，当小车拖动物体行驶的位移为S1的过程中有
4．（2023山东高考真题）质量为M的玩具动力小车在水平面上运动时，牵引力F和受到的阻力f均为恒力，如图所示，小车用一根不可伸长的轻绳拉着质量为m的物体由静止开始运动。当小车拖动物体行驶的位移为 时，小车达到额定功率，轻绳从物体上脱落。物体继续滑行一段时间后停下，其总位移为 。物体与地面间的动摩擦因数不变，不计空气阻力。小车的额定功率P0为（）
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
传送带给物块施的摩擦力都是相同的，且与传送带静止时一样，由运动学公式知位移相同.从传送带上做平抛运 动的初速度相同，水平位移相同，落点相同.
【正解】物块从斜面滑下来，当传送带静止时，在水平方向受到与运动方向相反的摩擦力，物块将做匀减速运 动.离开传送带时做平抛运动.当传送带逆时针转动时物体相对传送带都是向前运动，受到滑动摩擦力方向与运动 方向相反. 物体做匀减速运动，离开传送带时，也做平抛运动，且与传送带不动时的抛出速度相同，故落在 Q 点，所以 A 选项正确.
即 1 d (kd) 1 kd k(d d) d '
2
2
F
Kd+d′ kd
C A
0
BD s d d+d′
图 1-2
解得 d ( 2 1)d
【例】1 以一定的速度竖直向上抛出一小球，小球上升的最大速度为 h，空气的阻力大小恒为 F，则从抛出至落
回出发点的过程中，空气阻力对小球做的功为（
）
A．0
A αB β
F H
三、分析摩擦力做功:
图 1-3
不论是静摩擦力，还是滑动摩擦力既可以对物体做正功，也可以对物体做负功，还可能不对物体做功.力做
功是要看哪个力对哪个物体在哪个过程中做的功，而不是由力的性质来决定的.力做正功还是做负功要看这个力
是动力还是阻力.摩擦力可以是动力也可以是阻力，也可能与位移方向垂直.
A．W1 W2 B．W1 W2
C．W1 W2
D．无法比较．
2．如图 1-6 所示，一个质量为 m 的木块，放在倾角为 α 的斜面体上，当
图 1-5
斜面与木块保持相对静止沿水平方向向右匀速移动距离 s 的过程中，作用在木块上的各个力分别做功多少？合
力的功是多少？
图 1-6
课后创新演练
1．关于功是否为矢量，下列说法正确的是（ ）
☆ 易错
【例】物块从光滑曲面上的 P 点自由滑下，通过粗糙的静止水平传送带以后落到地面上的 Q 点，若传送带的皮
带轮沿逆时针方向转动起来，使传送带随之运动，如图 1-4 所示，再把
物块放到 P 点自由滑下则（ ）
A.物块将仍落在 Q 点
B.物块将会落在 Q 点的左边
C.物块将会落在 Q 点的右边 D.物块有可能落不到地面上
图 1-4
【错解】因为皮带轮转动起来以后，物块在皮带轮上的时间长，相对皮带位移量大，摩擦力做功将比皮带轮不 转动时多，物块在皮带右端的速度将小于皮带轮不动时，所以落在 Q 点左边，应选 B 选项.【错因】学生的错误 主要是对物体的运动过程中的受力分析不准确.实质上当皮带轮逆时针转动时，无论物块以多大的速度滑下来，
1．功的概念 （1）定义：一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，就说这个力做了功. （2）做功的两个必要条件：a、力； b、物体在力的方向上发生位移. （3）功的单位：在国际单位制中，功的单位是焦耳，符号 J，其物理意义是：1J 等于 1N 的力使物体在力的
方向上发生 1m 的位移时所做的功. （4）功是标量，只有大小，没有方向. （5）功是过程量，即做功必定对应一个过程（位移）应明确是哪个力在哪个过程中对哪个物体做功.
2
例如:用铁锤把小铁钉钉入木板，设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比，已知铁锤第一次将钉子钉 进 d，如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同，那么，第二次进入木板的深度是多少?
解： kd d kd k(d d) d
2
2
∴ d ( 2 1)d
3. 作出变力变化的 F－l 图象，图象与位移轴所围的“面积”即为变力做的功. 在 F-l 图象中，图线与坐标轴所围成的“面积”表示功.对于方向不变，大小随位移 变化的力，作出 F-l 图象，求出图线与坐标轴所围成的“面积”，就求出了变力所做的 功,上述例题也可用图象法来求解.因为木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比， 即 F=kd，其图象为图 1-2 所示. 铁锤两次对钉子做功相同，则三角形 OAB 的面积与梯形 ABCD 的面积相等，
（2）功的正负既不表示方向，也不表示大小，它表示：正功是动力对物体做功，负功是阻力对物体做功. 4、总功的求法
（1）先求外力的合力 F 合，再应用功的公式求出总功：W=F 合lcosα （2）先分别求出各外力对物体所做的功 W1、W2、W3……，总功即这些功的代数和：W=W1+W2+W3+……
重点难点例析
C．举重运动员，扛着杠铃在头上的上方停留 10s，运动员对杠铃做的功
D．木块在粗糙水平面上滑动，支持力对木块做的功
二、求变力的功:
1.化变力为恒力：
(1) 分段计算功，然后用求和的方法求变力所做的功.
(2)用转换研究对象的方法求变力所做的功.
2. 若 F 是位移 l 的线性函数时，先求平均值 F F1 F2 ，由W Fl cos 求其功.
平地面上，从地面上看，在小物体沿斜面下滑的过程中，斜面对小物 体的作用力（ ） A.垂直于接触面，做功为零；
G
θ
θ
B.垂直于接触面，做功不为零； C.不垂直于接触面，做功为零；
图 1-1
D.不垂直于接触面，做功不为零.
2.下面列举的哪几种情况下所做的功是零（ ）
A．卫星做匀速圆周运动，地球引力对卫星做的功 B．平抛运动中，重力对物体做的功
F
图 1-7
8．如图 1-8 所示，滑轮和绳的质量及摩擦不计，用力 F 开始提升原来静止的质量为 m＝10kg 的物体，以大小为 a＝2m／s2 的加速度匀加速上升，求头 3s 内力 F 做的功.(取 g＝10m／s2)
F
9、下列说法正确的是（ ） A．当作用力做正功时，反作用力一定做负功 B．当作用力不做功时，反作用力也不做功 C．作用力做正功，反作用力也可能做正功 D．作用力与反作用力的功大小不一定相等
一、判断力是否做功及其正负的方法：
1.看力 F 与 l 夹角 α——常用于恒力做功的情形.
2.看力 F 与 v 方向夹角 α——常用于曲线运动情形. 若 α 为锐角做正功，若 α 为直角则不做功，若 α 为钝角则做负功. 【例】1.如图 1-1 所示，小物体位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水
N FN
A．因为功有正功和负功，所以功是矢量
B．.因为功没有方向性，所以功是标量
C．力和位移都是矢量，功也一定是矢量
D．力是矢量，功也是矢量
2．物体在两个相互垂直的力作用下运动，力 F1 对物体做功 6J，物体克服力 F2 做功 8J，则 F1、F2 的合力对物体 做功为（ ）
A．14J
B．10J C．2J D．－2J
B．－Fh
C．－2Fh
D．－4Fh
【点拨】空气阻力、摩擦阻力是一种特殊的力，在计算这种力做功时，不可简单地套用功的计算公式
W Flcos 得出 W=0 的错误结论.从上面的正确结果可以看出：空气阻力做的功在数值上等于阻力与全
过程小球路程的乘积. 2.如图 1-3 在光滑的水平面上，物块在恒力 F＝100Ｎ的作用下从 A 点运动到 B 点，不计滑轮的大小，不计绳与 滑轮的质量及绳、滑轮间的摩擦，Ｈ＝2.4 ｍ，α＝37°，β＝53°，求绳的拉力对物体所做的功.
先做加速运动，当物块速度等于传送带的速度时，物体做匀速运动。这两种情况落点都在 Q 点右边. （3）v0＜vB 当物块滑上传送带的速度大于传送带的速度，有两种情况，一是物块一直减速，二是先减速后
匀速。第一种落在 Q 点，第二种落在 Q 点的右边.
课堂自主训练
1.如图 1-5 所示，木块 A 放在木块 B 的左上端，用恒力 F 将 A 拉至 B 的右端．第一次将 B 固定在地面上， F 做的功为 W1；第二次让 B 可以在光滑的地面上自由滑动，F 做的功为 W2．比 较两次做功，应有( )
图 1-8
1.功率的概念 （1）功 W 跟完成这些功所用的时间 t 的比值叫做功率. （2）物理意义：描述做功的快慢. （3）单位：在国际单位制中，功率的单位是瓦特，符号 W.
2.功率的计算
（1）功率的计算公式W P t
（2）平均功率与瞬时功率
W Fscos P W F s cos Fvcos
发动机的额定功率是指牵引力的功率，而不是合外力的功率.P=Fv 中，F 指的是牵引力.在 P 一定时，F 与 v
成反比；在 F 一定时，P 与 v 成正比. 1.在额定功率下启动
对车在水平方向上受力分析如图 5-2-2，由公式 P=Fv 和 F-f=ma 知，由于 P 恒定，随着 v 的增大，F 必将减
3．一个水平方向的恒力F先后作用于甲、乙两个物体，先使甲物体沿着粗糙的水平面运动距离s，做功的数值为
W1；再使乙物体沿光滑的斜面向上滑过距离s，做功的数值为W2，则（ ）
A．W1=W2
B．W1>W2
C．W1<W2
D．条件不足，无法比较W1,W2
4．质量为 m 的物体，在水平力 F 作用下，在粗糙的水平面上运动，下列哪些说法正确（ ）
重点难点例析
一、 功率的计算
1.平均功率即某一过程的功率，其计算既可用 P W ,也可用 P= F·v t
2.瞬时功率即某一时刻的功率，其计算只能用 P= F·v 【例】1.一个质量为m的物体，从高度为h，长度为L的光滑斜面顶端由静止开始下滑，求物体到达斜面底端时重 力做功的功率？
θ
2.从空中以 40m/s 的初速度沿着水平方向抛出一个重为 10N 的物体，不计空气阻力，取 g=10m/s2，求（1）在抛 出后 3s 内重力的功率.（2）在抛出后 3s 时重力的功率(设 3s 时未落地). 二、机车的启动问题
A. W1＝W2＝W3 B. W1<W2<W3
C. W1>W2>W3
D. W1＝W2<W3
7．如图 1-7 所示，某个力 F＝10N 作用于半径为 R＝lm 的转盘的边缘上，力 F 的大小