专题14 功和功率的理解与计算（解析版）-2021届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练

2021 届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练 专题 14 功和功率的理解与计算 【专题导航 目录 热点题型一　功的理解与计算 ...................................................................................................................................1 类型 1　功的正负的判断 ....................................................................................................................................2 类型 2　恒力功的分析和计算 ............................................................................................................................3 热点题型二　变力功的分析与计算 ...........................................................................................................................4 类型 1　利用微元法求变力做功 ........................................................................................................................5 类型 2　用 F－x 图象求变力做功 ......................................................................................................................6 类型 3　用动能定理求变力做功 ........................................................................................................................7 类型 4　“转化法”求变力做功.............................................................................................................................8 热点题型三 功率的理解与计算 .................................................................................................................................9 热点题型四 机车启动问题 .......................................................................................................................................11 模型一　以恒定功率启动 .................................................................................................................................12 模型二　以恒定加速度启动 .............................................................................................................................14 热点题型五 机车起动中的图像问题 .......................................................................................................................17 【题型归纳】 热点题型一　功的理解与计算 【题型要点】1．常用办法 对于恒力做功利用 W＝Flcos α；对于变力做功可利用动能定理(W＝ΔEk)；对于机车启动问题中的恒定功率启动问题，牵引力的功可以利用 W＝Pt. 2．几种力做功比较 (1)重力、弹簧弹力、电场力、分子力做功与位移有关，与路径无关． (2)滑动摩擦力、空气阻力、安培力做功与路径有关． (3)摩擦力做功有以下特点： ①单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力)可以做正功，也可以做负功，还可以不做功． ②相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零；相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数 和不为零，且总为负值． ③相互作用的一对滑动摩擦力做功过程中会发生物体间机械能转移和机械能转化为内能的情 况，内能 Q＝Ffx 相对． 类型 1　功的正负的判断 【例 1】(多选)(2020·吉林吉林市友好学校联合体期末)如图所示，在皮带传送装置中，皮带把物体 P 匀速带 至高处，在此过程中，下述说法正确的是(　　) A．摩擦力对物体做正功 B．摩擦力对物体做负功 C．支持力对物体不做功 D．合外力对物体做功为零 【答案】ACD 【解析】取物体为研究对象，受力分析如图所示受重力 mg、沿皮带向上的静摩擦力 Ff 和垂直于皮带的支持力 FN，由于 Ff 方向与运动方向一致，做正功，A 对，B 错；FN 方向与运动方向垂直，不做功，C 对；由于匀速运动，合外力为 0，D 对． 【变式 1】(2017·全国卷Ⅱ，14)如图所示，一光滑大圆环固定在桌面上，环面位于竖直平面内，在大圆环上 套着一个小环。小环由大圆环的最高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环对它的作用力(　　) A．一直不做功 B．一直做正功 C．始终指向大圆环圆心 D．始终背离大圆环圆心 【答案】A 【解析】因为大圆环光滑，所以大圆环对小环的作用力只有弹力，且弹力的方向总是沿半径方向，与速度 方向垂直，故大圆环对小环的作用力一直不做功，选项 A 正确，B 错误；开始时大圆环对小环的作用力背 离圆心，到达圆心等高点及下方，大圆环对小环的作用力指向圆心，故选项 C、D 错误。 【规律总结】功的正负的判断方法 类型 2　恒力功的分析和计算 【例 2】(2020·湖北武汉市调研)一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0 时其速度为 1 m/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、滑块的速率 v 随时间的变化规律分别如图 3 甲和乙所示，设在 第 1 s 内、第 2 s 内、第 3 s 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＝W3 B．W1