2024届高考物理功和功率探究试题
题型一 功的理解
1.把握“功是能量转化的量度”这一要点,做功意味着能量的转移与转化,做多少功,相应就有多少能量发生转移或转化。 2.功的公式:W=Flcos α。
说明:(1)公式只适用于恒力做功,l指的是物体相对地面的位移。 (2)F和l是对应同一个物体的。
(3)某力做的功仅由F,l和α决定,与其他力是否存在以及物体的运动情况都 无关。
3.判断力做功正负的三种方法
(1)若物体做直线运动,则依据力与位移的夹角来判断。此法常用于恒力做功的判断。
(2)若物体做曲线运动,则依据F与瞬时速度v的方向夹角来判断。当0°≤α<90°时,力对物体做正功;当90°<α≤180°时,力对物体做负功;当α=90°时,力对物体不做功。
(3)根据功是能量转化的量度,若有能量转化,则必有力对物体做功。此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的情况。 4.正功和负功的意义
功的正负只表示是动力对物体做功还是阻力对物体做功,不表示大小和方向。在力的方向上物体发生位移,称该力为“动力”;在力的反方向上物体发生位移,称该力为“阻力”,“动力”和“阻力”是效果力。
[典例1] 运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,将运动员和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法正确的是( ) A.阻力始终对系统做负功 B.系统受到的合外力始终向下 C.合外力始终对系统做正功 D.任意相等的时间内重力做的功相等
变式1:质量为m的物体,以一定的速度v滑上粗糙的水平面,同时受到水平恒力F作用,沿水平方向产生了位移,在这一运动过程中,关于恒力F的做功情况,正确的是( )
A.如果物体做匀速直线运动,F一定对物体不做功 B.如果物体做加速直线运动,F一定对物体做正功 C.如果物体做减速直线运动,F一定对物体做负功 D.如果物体做减速直线运动,F一定对物体做正功 题型二 几个典型力做功的计算
1.重力的功:WG=mgh——只跟物体的重力及物体移动的始末位置的高度差有关,跟移动的路径无关。
2.摩擦力的功(包括静摩擦力和滑动摩擦力)
(1)静摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,也可以不做功。 (2)滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以对物体做负功,也可以不做功。
(3)在相互作用的系统中,一对静擦力对系统所做的功之和一定为零,一对滑动摩擦力对系统所做功之和一定为负值。(表示物体克服摩擦力
做功Q=-Wf=Ff· x相对,即摩擦生热)
[典例2] 如图所示,在地面上方高H处以一定的初速度竖直向上抛出质量为m的小球,它上升的最大高度为h,空气阻力的大小恒为Ff。则从抛出至落到地面的过程中( )
A.重力做的功为mg(H+h) B.空气阻力做的功为-FfH C.克服空气阻力做功为Ff(H+2h) D.外力对小球做的总功为mgH+Ff(H+2h)
变式2:如图所示为一个名为“快乐大转盘”的竞技项目,游客可以以任何一种姿势站立或坐在圆锥上,如果圆锥不转动时,游客坐在圆锥上的A点处不会下滑。当圆锥从静止开始慢慢加速转动,最晚被抛下的游客为获胜者。则从圆锥静止开始绕中心轴OO′转动到游客刚开始滑动过程中( )
A.游客所受合外力不做功 B.游客重力做正功
C.圆锥对游客的静摩擦力不做功
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