高中物理機械能最全講義及典型習(xí)題及答案詳解

1、第五節(jié) 機械能（一）、知識網(wǎng)絡(luò)機械能守定律功和功率功概念：力和力的方向上的位移的乘積公式F與L同向：W=FLF與L不同向：W=FLcos<900,W為正=900,W=0>900,W為負功率概念：功跟完成功所用的時間的比值公式P=W/t (平均功率)P=Fv (瞬時功率)動能定理:FL=mv22/2-mv12/2機械能動能和勢能機械能守恒定律：EP1+Ek1= EP2+Ek2驗證機械能守恒定律能源能源耗散功是能量轉(zhuǎn)化的量度度能量守恒定律人類利用能源的歷史一、功1概念：一個物體受到力的作用，并在力的方向上發(fā)生了一段位移，這個力就對物體做了功。功是能量轉(zhuǎn)化的量度。 2條件：. 力和力的方

2、向上位移的乘積3公式：W=F S cos 某力功，單位為焦耳（）某力（要為恒力），單位為牛頓（）S物體運動的位移，一般為對地位移，單位為米（m）力與位移的夾角4功是標量，但它有正功、負功。某力對物體做負功，也可說成“物體克服某力做功”。當(dāng)時，即力與位移成銳角，功為正；動力做功；當(dāng)時，即力與位移垂直功為零，力不做功；當(dāng)時，即力與位移成鈍角，功為負，阻力做功；5功是一個過程所對應(yīng)的量，因此功是過程量。6功僅與F、S 、有關(guān)，與物體所受的其它外力、速度、加速度無關(guān)。7幾個力對一個物體做功的代數(shù)和等于這幾個力的合力對物體所做的功。即W總=W1+W2+Wn 或W總= F合Scos 8 合外力的功的求法：

3、方法1：先求出合外力，再利用W=Flcos求出合外力的功。方法2：先求出各個分力的功，合外力的功等于物體所受各力功的代數(shù)和。（一）對功的認識1. 做功與否的判斷問題物體受到力的作用，如果物體在力的方向上發(fā)生位移，我們就說力對物體做了功?？梢娮龉εc否的判斷，依據(jù)的是功的兩個要素：力與力的方向上的位移。2. 做功多少的計算問題做功多少是根據(jù)功的公式來計算的，功的公式為：，其中各個物理量的含義如下：F是做功的力；s是力所作用的那個物體的位移；而則是力F與位移s之間的夾角。3. 做功快慢的描述問題做功的快慢程度用功率來描述，功率的定義式是：功率的導(dǎo)出式是：前者用于計算某段時間內(nèi)的平均功率，后者則用于計

4、算某個時刻瞬時功率。4. 對功的物理含義的理解關(guān)于功我們不僅要從定義式進行理解和計算，還應(yīng)理解它的物理含義。功是能量轉(zhuǎn)化的量度，即：做功的過程是能量的一個轉(zhuǎn)化過程，這個過程做了多少功，就是多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。對物體做正功，物體的能量增加。對物體做了多少正功，物體的能量就增加了多少；對物體做負功，也稱物體克服阻力做功，物體的能量減少，做了多少負功，物體的能量就減少了多少。因此功的正、負表示能的轉(zhuǎn)化情況，表示物體是輸入了能量還是輸出了能量。例1 如圖1所示，質(zhì)量為m的物體靜止于傾角為，質(zhì)量為M的斜面體上，現(xiàn)對該斜面體施一水平向左的推力F，使物體隨斜面體一起沿水平方向向左勻速運動，位移為s，求在此過

5、程中物體所受重力、支持力、摩擦力各對物體做了多少功？圖1析與解：物體的受力情況如圖2所示，由于物體處于勻速運動狀態(tài)，可由共點力的平衡條件得，且與s間的夾角為，與s間的夾角為，所以：圖2說明：若力和位移不在一條直線，求力對物體做功時，可將力正交分解，使其一個分力與位移在一條直線上，另一個分力與位移垂直，也可以將位移按類似的方法正交分解。二、功率1概念：功跟完成功所用時間的比值，表示力(或物體)做功的快慢。2公式：（平均功率） （平均功率或瞬時功率）3單位：瓦特W4分類：額定功率：指發(fā)動機正常工作時最大輸出功率實際功率：指發(fā)動機實際輸出的功率即發(fā)動機產(chǎn)生牽引力的功率，P實P額。5分析汽車沿水平面行

6、駛時各物理量的變化，采用的基本公式是P=Fv和F-f = ma6 應(yīng)用：（1）機車以恒定功率啟動時，由（為機車輸出功率，為機車牽引力，為機車前進速度）機車速度不斷增加則牽引力不斷減小，當(dāng)牽引力時，速度不再增大達到最大值，則。（2）機車以恒定加速度啟動時，在勻加速階段汽車牽引力恒定為，速度不斷增加汽車輸出功率隨之增加，當(dāng)時，開始減小但仍大于因此機車速度繼續(xù)增大，直至?xí)r，汽車便達到最大速度，則。（二）對功率的認識1. 功率是描述做功快慢的物理量由可知，功率的大小只與其“比值”有直接聯(lián)系，與做功多少和時間長短無直接關(guān)聯(lián)，比較功率的大小就要比較功與完成這些功的所用時間之“比值”?！氨戎怠贝螅β示痛?，

7、做功就快，“比值”小，功率就小，做功就慢。物體做功功率是描述物體做功的一個狀態(tài)；做功的多少是一個過程，所以不能說功率大，做功就多。物體做功多少是做功物體在做功過程中的一個積累，隨著做功過程的積累時間越長，這個物體做功就越多，就是一個積累的意思。即P在時間t上的積累就是物體做功的多少。2. 對力的功率的認識由、可得：，此式中為力F與速度之間的夾角。把當(dāng)作整體來看是物體在力的方向上的分速度，即：作用在物體上的力與物體在力的方向上分速度的乘積叫做力的功率。對一個動力機械，當(dāng)功率P一定時，由可知：降低運動速度可以增大牽引力；反過來，若阻力很小，可以加快運動速度。這一點在各種機械設(shè)備中有著廣泛的應(yīng)用。任

8、何機械都有一個銘牌，銘牌上所注功率為這部機械的額定功率。它是提供人們對機械進行選擇、配置的一個重要參數(shù)，它反映了機械的做功能力或機械所能承擔(dān)的“任務(wù)”。機械運行過程中的功率是實際功率。機械的實際功率可以小于其額定功率（俗稱機械沒吃飽），可以等于其額定功率（稱滿負荷運行），還可以在短時間內(nèi)略大于其額定功率（稱超負荷運行）。機械不能長時間超負荷運行，那樣會損壞機械設(shè)備，縮短其使用壽命。3. 機車的兩種啟動（1）機車以恒定功率啟動，牽引力隨速度的增大而減小，機車做加速度逐漸減小的變加速運動。當(dāng)加速度減小到零時速度最大，以后機車做勻速運動（牽引力等于阻力）。如圖3所示機車以恒定功率啟動的Pt圖和vt圖

9、。（機車在水平面運動，阻力視為恒定）圖3圖4（2）機車勻加速啟動，機車先做初速為零的勻加速運動。功率隨時間正比例增大，當(dāng)增大到額定功率時，開始做一段變加速運動，牽引力減小到等于阻力時，機車的速度增大到最大速度。如圖4為機車以勻變速啟動的Pt和vt圖。例2：汽車發(fā)動機的額定牽引功率為60kW，汽車質(zhì)量為，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的倍，試問（?。海?）汽車保持以額定功率從靜止起動后能達到的最大速度是多少？（2）若汽車從靜止開始，保持以的加速度做勻加速直線運動，這一過程能維持多長時間？析與解：（1）汽車一開始就保持額定功率，牽引力隨速度的增大而減小，汽車做加速度逐漸減小的變加速運動，當(dāng)加

10、速度減小到零時速度最大。此時，所以（2）汽車以恒定加速度起動，先做初速為零的勻加速運動，功率隨時間正比例增大，當(dāng)增大到額定功率時，開始做變加速運動。設(shè)保持勻加速運動的時間為t，勻加速運動能達到的最大速度為，則：，所以三、動能1概念：物體由于運動而具有的能量，稱為動能。2動能表達式：3動能定理（即合外力做功與動能關(guān)系）：4理解：在一個過程中對物體做的功，等于物體在這個過程中動能的變化。做正功時，物體動能增加；做負功時，物體動能減少。動能定理揭示了合外力的功與動能變化的關(guān)系。4適用范圍：適用于恒力、變力做功；適用于直線運動，也適用于曲線運動。5應(yīng)用動能定理解題步驟：a確定研究對象及其運動過程b分析

11、研究對象在研究過程中受力情況，弄清各力做功c確定研究對象在運動過程中初末狀態(tài)，找出初、末動能d列方程、求解。（三）對動能的認識1. 動能是一個狀態(tài)量，它與物體的運動狀態(tài)對應(yīng)。動能也是標量，它只有大小，沒有方向，而且物體的動能總是大于等于零，不會出現(xiàn)負值。動能具有相對性，它與參照物的選取有關(guān)。如：在行駛中汽車上的物體，對汽車上的乘客，物體動能為零；但對路邊的行人，物體的動能不為零。2. 外力對物體做功與物體動能的關(guān)系：外力對物體做正功，物體的動能增加，這一外力有助于物體的運動，是動力；外力對物體做負功，物體的動能減小，這一外力是阻礙物體的運動，是阻力，外力對物體做負功往往又稱物體克服阻力做功。功

12、是能量轉(zhuǎn)化的量度，外力對物體做了多少功；就有多少動能與其他形式的能發(fā)生了轉(zhuǎn)化。所以外力對物體所做的功就等于物體動能的變化量，即。這就是動能定理。3. 應(yīng)用動能定理的注意點：（1）明確研究對象、研究過程，找出初、末狀態(tài)的速度情況。（2）要對物體進行正確的受力分析（包括重力），明確各力做功的大小及正負情況。（3）若物體運動過程中包含幾個不同物理過程，解題時，可以分段考慮，也可視為一整體過程，列出動能定理求解。4. 關(guān)于動能與動量的比較（1）動能與動量都是由質(zhì)量和速度共同決定的物理量；（2）動能和動量都是用于描述物體機械運動的狀態(tài)量；（3）動能是標量，動量是矢量；（4）動能決定了物體克服一定阻力能運

13、動多遠，動量則決定著物體克服一定阻力能運動多長時間；（5）動能是從能量觀點出發(fā)描述機械運動的，動量是從機械運動本身出發(fā)描述機械運動狀態(tài)的。例3：總質(zhì)量為M的列車，沿水平直線軌道勻速前進，其末節(jié)車廂質(zhì)量為m，中途脫鉤，司機發(fā)覺時，機車已行駛了L距離，于是立即關(guān)閉油門撤去牽引力。設(shè)運動的阻力與質(zhì)量成正比，比例系數(shù)為k，機車的牽引力恒定，當(dāng)列車的兩部分都停止時，它們的距離是多少？析與解：設(shè)牽引力為F，脫鉤前列車的速度為，脫鉤后兩部分的位移分別為、。對列車脫鉤到靜止的全過程，由動能定理：，對末節(jié)車廂，脫鉤后運動的全過程，由動能定理：，由脫鉤前列車勻速運動得：，解得：。本題也可用補償法進行分析。若末節(jié)車

14、廂脫鉤時司機關(guān)閉油門，則兩部分運動情況完全相同，停止時它們的距離為0，脫鉤后牽引力做了的功，才使兩部分拉開距離，這部分功補償機車多行駛距離中克服阻力所做的功。，所以。點評：本題還可以用運動學(xué)知識與牛頓第二定律求解，但較繁雜，顯然，用補償法求解則簡單快捷，所以平時做題要注意進行解題方法總結(jié)。四、重力勢能1定義：物體由于被舉高而具有的能，叫做重力勢能。2公式： h物體具參考面的豎直高度3參考面：a重力勢能為零的平面稱為參考面；b選取：原則是任意選取，但通常以地面為參考面 若參考面未定，重力勢能無意義，不能說重力勢能大小如何 選取不同的參考面，物體具有的重力勢能不同，但重力勢能改變與參考面的選取無關(guān)

15、。4標量，但有正負。重力勢能為正，表示物體在參考面的上方；重力勢能為負，表示物體在參考面的下方；重力勢能為零，表示物體在參考面上。5單位：焦耳（J）6重力做功特點：物體運動時，重力對它做的功只跟它的初、末位置有關(guān)，而跟物體運動的路徑無關(guān)。7、重力做功與重力勢能變化的關(guān)系 （1）物體的高度下降時，重力做正功，重力勢能減少，重力勢能減少的量等于重力所做的功；（2）物體的高度增加時，重力做負功，重力勢能增加，重力勢能增加的量等于物體克服重力所做的功。（3）重力勢能變化只與重力做功有關(guān)，與其他力做功無關(guān)。（四）對重力勢能的認識1. 重力勢能是物體和地球這一系統(tǒng)共同所有，單獨一個物體談不上具有勢能。即：

16、如果沒有地球，物體談不上有重力勢能，平時說物體具有多少重力勢能，是一種習(xí)慣上的簡稱。2. 重力勢能是標量，它沒有方向。但是重力勢能有正、負。此處正、負不是表示方向，而僅表示比參考點的能量狀態(tài)高還是低。勢能大于零表示比參考點的能量狀態(tài)高，勢能小于零表示比參考點的能量狀態(tài)低。參考點的選擇不同雖對勢能值表述不同，但對物理過程沒有影響，即勢能是相對的，勢能的變化是絕對的，勢能的變化與參考點的選擇無關(guān)。3. 重力做功與重力勢能重力做正功，物體高度下降，重力勢能降低；重力做負功，物體高度上升，重力勢能升高?？梢宰C明，重力做功與路徑無關(guān)，由物體所受的重力和物體初、末位置所在水平面的高度差決定，即：。所以重力

17、做的功等于重力勢能增量的負值，即例4：如圖5所示，半徑為r，質(zhì)量不計的圓盤面與地面相垂直，圓心處有一個垂直于盤面的光滑水平固定軸O，在盤的最右邊緣，固定一個質(zhì)量為m的小球A，在O點正下方離O點處，固定一個質(zhì)量也為m的小球B，放開盤，讓其自由轉(zhuǎn)動，試計算：（1）當(dāng)A球轉(zhuǎn)到最低點時，兩球的重力勢能之和少了多少？（2）A球轉(zhuǎn)到最低點時的線速度是多少？（3）在轉(zhuǎn)動過程中，半徑OA向左偏離豎直方向的最大角度是多少？圖5析與解：（1）重力勢能之和減少了：（2），（3），即解得：點評：兩球速度不同，搞清速度關(guān)系是本題解題的關(guān)鍵。五、機械能1機械能包含動能和勢能（重力勢能和彈性勢能）兩部分，即。2機械能守恒定

18、律:在只有重力或彈力做功的物體系統(tǒng)內(nèi)，動能與勢能可以相互轉(zhuǎn)化，而總的機械能保持不變，即 K = P1 = 2。3機械能守恒條件:做功角度：只有重力或彈力做功，無其它力做功； 其它力不做功或其它力做功的代數(shù)和為零； 系統(tǒng)內(nèi)如摩擦阻力對系統(tǒng)不做功。能量角度：首先只有動能和勢能之間能量轉(zhuǎn)化，無其它形式能量轉(zhuǎn)化；只有系統(tǒng)內(nèi)能量的交換，沒有與外界的能量交換。4運用機械能守恒定律解題步驟：a確定研究對象及其運動過程b分析研究對象在研究過程中受力情況，弄清各力做功，判斷機械能是否守恒c恰當(dāng)選取參考面，確定研究對象在運動過程中初末狀態(tài)的機械能d列方程、求解。（五）對機械能守恒條件的認識如果沒有摩擦力和介質(zhì)阻力

19、，物體只發(fā)生動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化時，機械能的總量保持不變，這就是機械能守恒定律。沒有摩擦和介質(zhì)阻力，這是守恒條件。具體的講，如果一個物理過程只有重力做功，只是重力勢能和動能之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，沒有與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，物體的動能和重力勢能總和保持不變。如果只有彈簧的彈力做功，在彈簧與物體系統(tǒng)中就只有彈性勢能與動能之間發(fā)生相互轉(zhuǎn)化，不與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，所以彈性勢能和動能總和保持不變。分析一個物理過程是不是滿足機械能守恒，關(guān)鍵是分析這一過程中有哪些力參與了做功，這一力做功是什么形式的能轉(zhuǎn)化成什么形式的能，如果只是動能和勢能的相互轉(zhuǎn)化，而沒有與其他形式的能發(fā)生轉(zhuǎn)化，則機械能總和不變。如果沒有力

20、做功，不發(fā)生能的轉(zhuǎn)化，機械能當(dāng)然也不發(fā)生變化。例5：如圖6所示，一質(zhì)量為的半圓形槽內(nèi)壁光滑，放在光滑的水平面上，槽的左側(cè)有一固定的木樁以阻止槽水平向左運動，槽的半徑為R。今從槽左側(cè)A端的正上方D處有一個質(zhì)量為的小球，球恰好從A點自由進入槽的內(nèi)壁軌道。為了使小球沿槽的內(nèi)壁恰好運動到槽的右端B點。試求D至A點的高度。圖6析與解：此題若用常規(guī)法解答，復(fù)雜耗時且易出錯。若構(gòu)建能流圖，利用整個過程機械能守恒，系統(tǒng)水平方向動量守恒，則易解此題，小球從D點落到O點再運動到B點，其能流圖如下：依題意有： 聯(lián)立、得：解之得：點評：掌握好機械能守恒的條件，利用能量流動圖直觀地分析物理過程是解答此題的關(guān)鍵。例題精練

21、1. 如圖所示，A、B疊放著，A用繩系在固定的墻上，用力F拉著B向右移動，則下列說法中正確的是(A未脫離B)( ABD )A拉力F對B做正功B繩的拉力對A不做功CB給A的摩擦力對A做正功DA給B的摩擦力對B做負功2. 某物體同時受到三個力作用而做勻減速直線運動，其中 F1 與加速度 a 的方向相同，F(xiàn)2 與速度 v 的方向相同，F(xiàn)3 與速度 v 的方向相反，則（ BD ）AF1對物體做正功 BF2對物體做正功CF3對物體做正功 D合外力對物體做負功3. 如圖所示，用恒力F通過光滑的定滑輪把靜止在水平面上的物體(大小可忽略)從位置A拉到位置B，物體的質(zhì)量為m，定滑輪離水平地面的高度為h，物體在位

22、置A、B時細繩與水平方向的夾角分別為1 和2，求繩的拉力對物體做的功。4. 如圖所示，物體沿弧形軌道滑下后進入足夠長的水平傳送帶，傳送帶以如圖所示方向勻速運轉(zhuǎn)，則傳送帶對物體做功情況不可能是(B )A始終不做功 B先做負功后做正功C先做正功后不做功 D先做負功后不做功5. 如圖所示，質(zhì)量為 M、長度為 L 的木板靜止在光滑的水平面上，質(zhì)量為 m 的小物體(可視為質(zhì)點)放在木板上最左端，現(xiàn)用一水平恒力 F 作用在小物體上，使物體從靜止開始做勻加速直線運動已知物體和木板之間的摩擦力為f 。當(dāng)物體滑到木板的最右端時，木板運動的距離為 x，則在此過程中（ AD ）A力 F 對物體做功大小為 F(Lx)

23、B摩擦力對物體做功為f LC摩擦力對物體做功為f xD摩擦力對木板做功為 f x6. 物體沿直線運動的 vt 關(guān)系如圖 所示，已知在第 1 s 內(nèi)合外力對物體做的功為 W，則（ CD ）A從第 1 s 末到第 3 s 末合外力做功為 4WB從第 3 s 末到第 5 s 末合外力做功為2WC從第 5 s 末到第 7 s 末合外力做功為 WD從第 3 s 末到第 4 s 末合外力做功為0.75W7. 從空中以40m/s的初速度平拋一重為10N的物體，物體在空中運動3s落地，不計空氣阻力，取g=10m/s2，則物體落地時重力的瞬時功率是多少？ 答案：P=Fv=mgvy=mg2t=300w8. 質(zhì)量為

24、m的物體靜止在光滑水平面上，從t=0時刻開始受到水平力的作用。力的大小F與時間t的關(guān)系如圖所示，力的方向保持不變，則( BD )A.3t0時刻的瞬時功率為5F02t0/(2m)B.3t0時刻的瞬時功率為15F02t0/(m)C.在t=0到3t0這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為 23F02t0/(4m)D.在t=0到3t0這段時間內(nèi)，水平力的平均功率為 25F02t0/(6m)9. 關(guān)于汽車在水平路上運動，下列說法中正確的是( CD )A汽車以額定功率啟動，在速率達到最大以前，加速度是在不斷增大的B汽車以恒定加速度啟動，在速度達到最大以前，牽引力是不斷增大的C汽車啟動后以最大速度行駛，則牽引力等于

25、阻力D汽車以最大速度行駛后，若要減小速度，可減小牽引功率10. 汽車發(fā)動機的功率為60 kW，若其總質(zhì)量為5 t，在水平路面上行駛時，所受阻力恒為車重的0.1倍，g取10 m/s2。(1)汽車保持其額定功率不變，從靜止起動后能達到的最大速度是多大？當(dāng)汽車的加速度為2 m/s2時，速度多大？當(dāng)汽車的速度為6m/s時，加速度是多大？(2)若汽車從靜止開始，保持以0.5 m/s2的加速度做勻加速直線運動，問這一過程能維持多長時間？答案：(1)vm=12m/s; v=4m/s; a=1m/s2 (2)t=16s-11. 如圖所示，一質(zhì)量為2 kg的鉛球從離地面2 m高處自由下落，陷入沙坑2 cm深處，

26、求沙子對鉛球平均阻力的大小(g取10 m/s2) 2020N12. 質(zhì)量為m的小球被系在輕繩一端，在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運動，運動過程中小球受到空氣阻力的作用。設(shè)某一時刻小球通過軌道的最低點時，繩子的張力為7mg，此后小球繼續(xù)做圓周運動，經(jīng)過半個圓周恰能通過最高點，則在此過程中小球克服空氣阻力所做的功為( C )A、(1/4)mgR B、(1/3)mgR C、(1/2)mgR D、mgR13. 一物塊以5m/s的初速度從曲面的A點開始下滑，運動到B點時的速度為5m/s，若物塊以6m/s的初速度仍從A點開始下滑，它運動到B點的速度（ B ）A、大于6m/sB、小于6m/sC、等于6m/sD

27、、無法確定14. 用汽車從井下提重物，重物質(zhì)量為m，定滑輪高為H，如圖所示，已知汽車由A點靜止開始運動至B點時的速度為v，此時輕繩與豎直方向夾角為q， 這一過程中輕繩的拉力做功多大？解析：繩對重物的拉力為變力，應(yīng)用動能定理列方程。以重物為研究對象： WT-mgh=(1/2)mvm2 由圖所示，重物的末速度vm與汽車在B點的速度v沿繩方向的分速度相同， 則 vm=vsinq h=H/cosq-H 聯(lián)立以上各式解得： WT=mgH (1-osq)/cosq+(1/2)mv2sin2q。15. 如圖 ，MNP 為豎直面內(nèi)一固定軌道，其圓弧段 MN 與水平段 NP 相切于 N，P 端固定一豎直擋板M

28、相對于 N 的高度為 h，NP 長度為 s.一物塊自 M 端從靜止開始沿軌道下滑，與擋板發(fā)生一次完全彈性碰撞后停止在水平軌道上某處若在 MN 段的摩擦可忽略不計，物塊與 NP段軌道間的滑動摩擦因數(shù)為，求物塊停止的地方與 N 點距離的可能值16. 如圖 所示，木板可繞固定水平軸 O轉(zhuǎn)動木板從水平位置 OA 緩慢轉(zhuǎn)到 OB 位置，木板上的物塊始終相對于木板靜止在這一過程中，物塊的重力勢能增加了 2 J用 N 表示物塊受到的支持力，用 f 表示物塊受到的摩擦力在此過程中，以下判斷正確的是（ B ）AN 和 f 對物塊都不做功BN 對物塊做功為 2 J，f 對物塊不做功CN 對物塊不做功，f 對物塊做

29、功為 2 JDN 和 f 對物塊所做功的代數(shù)和為 017. 如圖所示，質(zhì)量為m的小球用長L的細線懸掛而靜止在豎直位置在下列三種情況下，分別用水平拉力F將小球拉到細線與豎直方向成角的位置在此過程中，拉力F做的功各是多少？(1)用F緩慢地拉；( D )(2)F為恒力；( B )(3)若F為恒力，而且拉到該位置時小球的速度剛好為零( BD )可供選擇的答案有AFLcos BFLsinCFL(1cos) DmgL(1cos)18. 如圖所示，一個質(zhì)量為m的圓環(huán)套在一根固定的水平直桿上，環(huán)與桿的動摩擦因數(shù)為，現(xiàn)給環(huán)一個向右的初速度v0，如果在運動過程中還受到一個方向始終豎直向上的力F的作用，已知力F的大

30、小為Fkv(k為常數(shù)，v為環(huán)的運動速度)，則環(huán)在整個運動過程中克服摩擦力所做的功(假設(shè)桿足夠長) 可能為(ABD ) F-19. 下列物體運動過程中滿足機械能守恒的是(B )A跳傘運動員張開傘后，在空中勻速下降B忽略空氣阻力，物體豎直上拋C火箭升空D拉著物體沿光滑斜面勻速上升20. 如圖所示，在水平臺面上的A點，一個質(zhì)量為m的物體以初速度v0被拋出，不計空氣阻力，求它到達臺面下h處的B點時速度的大小21. 高臺滑雪運動員騰空躍下，如果不考慮空氣阻力，則下落過程中該運動員機械能的轉(zhuǎn)換關(guān)系是（ C ）A動能減少，重力勢能減少B動能減少，重力勢能增加C動能增加，重力勢能減少D動能增加，重力勢能增加2

31、2. 如圖所示，小球自 a 點由靜止自由下落，到 b 點時與彈簧接觸，到 c點時彈簧被壓縮到最短，若不計彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由 abc 的運動過程中（ BD ）A小球的機械能守恒B小球和彈簧總機械能守恒C小球在 b 點時動能最大D小球 bc 的運動過程中加速度先減小后增大23. 在如圖所示的物理過程中，固定軸光滑，水平面光滑，空氣阻力忽略不計。甲、乙、丁小球從圖示位置釋放丙圖最后A車帶動B車運動，則關(guān)于幾個物理過程，下列判斷中正確的是( A )A甲圖中小球機械能守恒B乙圖中小球A的機械能守恒C丙圖中兩車組成的系統(tǒng)機械能守恒D丁圖中小球的機械能守恒24. 如圖所示，一固定的楔形木塊，其斜面

32、的傾角q=30°，另一邊與水平地面垂直，頂上有一定滑輪，一柔軟的細繩跨過定滑輪，兩端分別與物體A和B連接，A的質(zhì)量為4m，B的質(zhì)量為m。開始時將B按在地面上不動，然后放開手，讓A沿斜面下滑而B上升。物塊A與斜面間無摩擦，若A沿斜面下滑s距離時，細繩突然斷了。求物體B上升的最大高度H。(B始終不與定滑輪相碰)25. 如圖所示，位于豎直平面內(nèi)的軌道，由一段斜直軌道和圓形軌道分別與水平面相切連接而成，各接觸面都是光滑的，圓形軌道的半徑為 R。一質(zhì)量為 m 的小物塊從斜軌道上 A 點處由靜止開始下滑，恰好通過圓形軌道最高點 D。物塊通過軌道連接處 B、C 時無機械能損失。求：小物塊通過圓形軌

33、道最低點 C 時軌道對物塊的支持力 N的大小A 點距水平面的高度 h.26. 如圖所示，一固定在豎直平面內(nèi)的光滑的半圓形軌道ABC，其半徑R=0.5 m，軌道在C處與水平地面相切。在C處放一小物塊，給它一水平向左的初速度v0=5 m/s,結(jié)果它沿CBA運動，通過A點，最后落在水平地面上的D點，求C、D間的距離s。取重力加速度g=10 m/s2。1M27. 如圖所示，光滑固定的豎直桿上套有一個質(zhì)量m0.4 kg的小物塊A，不可伸長的輕質(zhì)細繩通過固定在墻壁上、大小可忽略的定滑輪D，連接小物塊A和小物塊B，虛線CD水平，間距d1.2 m，此時連接小物塊A的細繩與豎直桿的夾角為370，小物塊A恰能保持

34、靜止現(xiàn)在在小物塊B的下端掛一個小物塊Q(未畫出)，小物塊A可從圖示位置上升并恰好能到達C處不計摩擦和空氣阻力，cos3700.8、sin3700.6，重力加速度g取10 m/s2。求：(1)小物塊A到達C處時的加速度大小；(2)小物塊B的質(zhì)量；(3)小物塊Q的質(zhì)量解析：(1)當(dāng)小物塊A到達C處時，由受力分析可知：水平方向受力平衡，豎直方向只受重力作用，所以小物塊A的加速度ag10 m/s2.(2)設(shè)小物塊B的質(zhì)量為mB，繩子拉力為T；根據(jù)平衡條件：Tcos370mgTmBg聯(lián)立解得mB0.5 kg.（3）設(shè)小物塊Q的質(zhì)量為m0，根據(jù)系統(tǒng)機械能守恒得：mghAC=(mB+m0)ghBhAC=dc

35、ot370=1.6mhB=(d/sin370)-d=0.8m解得：m0=0.3kg28. 內(nèi)壁及邊緣光滑的半球形容器，半徑為R，質(zhì)量為M和m的兩個小球用不可伸長的細線相連，現(xiàn)將M由靜止從容器邊緣內(nèi)側(cè)釋放，如圖所示，試計算M滑到容器底時，兩者的速率各為多大？29. 如圖所示，光滑圓柱被固定在水平平臺上，用輕繩跨過圓柱體與兩小球m1、m2相連(m1、m2分別為它們的質(zhì)量)，開始時讓m1放在平臺上，兩邊繩繃直，兩球從靜止開始m1上升，m2下降，當(dāng)m1上升到圓柱的最高點時，繩子突然斷裂，發(fā)現(xiàn)m1恰能做平拋運動拋出求m2應(yīng)為m1的多少倍？30. 如圖所示，質(zhì)量為m1的物體A經(jīng)一輕質(zhì)彈簧與下方地面上的質(zhì)量

36、為m2的物體B相連，彈簧的勁度系數(shù)為k，A、B都處于靜止狀態(tài)。一條不可伸長的輕繩繞過輕滑輪，一端連物體A，另一端連一輕掛鉤。開始時各段繩都處于伸直狀態(tài)，A上方的一段繩沿豎直方向。現(xiàn)在掛鉤上掛一質(zhì)量為m3的物體C并從靜止狀態(tài)釋放，已知它恰好能使B離開地面但不繼續(xù)上升。若將C換成另一個質(zhì)量為(m1+m3)的物體D，仍從上述初始位置由靜止狀態(tài)釋放，則這次B剛離地時D的速度的大小是多少？(已知重力加速度為g)-31. 已知貨物的質(zhì)量為m，在某段時間內(nèi)起重機將貨物以a的加速度加速升高h，則在這段時間內(nèi)敘述正確的是(重力加速度為g) ( D )A貨物的動能一定增加mahmghB貨物的機械能一定增加mahC

37、貨物的重力勢能一定增加mahD貨物的機械能一定增加mahmgh32.一木塊靜止在光滑水平面上，被水平方向飛來的子彈擊中，子彈進入木塊的深度為 2 cm，木塊相對于桌面移動了 1 cm，設(shè)木塊對子彈的阻力恒定，則產(chǎn)生的熱能和子彈損失的動能之比是多少？33. 如圖所示，質(zhì)量為 m 的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動機帶動，始終保持以速度 v 勻速運動，物體與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，物體過一會兒能保持與傳送帶相對靜止，對于物體從靜止釋放到相對靜止這一過程下列說法正確的是（ BD ）A、電動機多做的功為B、傳送帶克服摩擦力做功為C、傳送帶克服摩擦力做功為D、電動機增加的功率為mgv34. 如

38、圖所示，質(zhì)量m1 kg的物體從高為h0.2 m的光滑軌道上P點由靜止開始下滑，滑到水平傳送帶上的A點，物體和傳送帶之間的動摩擦因數(shù)為0.2，傳送帶AB之間的距離為L5 m，傳送帶一直以v4 m/s的速度勻速運動(g取10 m/s2)，求：(1)物體從A運動到B的時間是多少？(2)物體從A運動到B的過程中，摩擦力對物體做了多少功？(3)物體從A運動到B的過程中，產(chǎn)生多少熱量？(4)物體從A運動到B的過程中，帶動傳送帶轉(zhuǎn)動的電動機多做了多少功？ 答案 1.5 6 2 835. 如圖所示，一物體質(zhì)量m2kg.在傾角為37°的斜面上的A點以初速度v03m/s下滑，A點距彈簧上端B的距離AB4

39、m。當(dāng)物體到達B后將彈簧壓縮到C點，最大壓縮量BC0.2m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點，D點距A點AD3m.擋板及彈簧質(zhì)量不計，g取10m/s2。求：(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)(2)彈簧的最大彈性勢能Epm36. 如圖所示有一傾角為37°的硬桿，其上套一底端固定且勁度系數(shù)為k120 N/m的輕彈簧，彈簧與桿間無摩擦一個質(zhì)量為m1 kg的小球套在此硬桿上，從P點由靜止開始滑下，已知小球與硬桿間的動摩擦因數(shù)0.5，P與彈簧自由端Q間的距離 圖8為l1 m彈簧的彈性勢能與其形變量x的關(guān)系為Epkx2.求：(1)小球從開始下滑到與彈簧自由端相碰所經(jīng)歷的時間t；(2)小球

40、運動過程中達到的最大速度vm；(3)若使小球在P點以初速度v0下滑后又恰好回到P點，則v0需多大？解析(1)F合mgsin mgcos agsin gcos 2 m/s2lat2所以t 1 s(2)小球從P點無初速度滑下，當(dāng)彈簧的壓縮量為x時小球有最大速度vm，有mgsin mgcos kx，x m此過程由能量守恒定律可得：mg·(lx)sin W彈mgcos (lx)mv而W彈kx2代入數(shù)據(jù)解得：vm m/s2 m/s(3)設(shè)小球從P點以初速度v0下滑，壓縮彈簧至最低點時彈簧的壓縮量為x1，由能量守恒有：mg(lx1)sin mvmgcos (lx1)kx小球從最低點經(jīng)過Q點回到P

41、點時的速度為0，則有：kxmg(lx1)sin mgcos (lx1)聯(lián)立以上二式解得x10.5 m，v02 m/s4.9 m/s.答案(1)1 s(2)2 m/s(3)4.9 m/s37. 如圖所示，繃緊的傳送帶與水平面的夾角30°，皮帶在電動機的帶動下，始終保持v02 m/s的速率運行，現(xiàn)把一質(zhì)量為m10 kg的工件(可看做質(zhì)點)輕輕放在皮帶的底端，經(jīng)過時間t1.9 s，工件被傳送到h1.5 m的高處，取g10 m/s2，求：(1)工件與傳送帶間的動摩擦因數(shù)；(2)電動機由于傳送工件多消耗的電能解析(1)由題圖可知，皮帶長x3 m工件速度達到v0前，做勻加速運動的位移x1t1t1

42、勻速運動的位移為xx1v0(tt1)解得加速運動的時間t10.8 s加速運動的位移x10.8 m，所以加速度a2.5 m/s2由牛頓第二定律有：mgcos mgsin ma，解得.(2)根據(jù)能量守恒的觀點，顯然電動機多消耗的電能用于增加工件的動能、勢能以及克服傳送帶與工件之間發(fā)生相對位移時摩擦力做功產(chǎn)生的熱量在時間t1內(nèi)，皮帶運動的位移x皮v0t11.6 m在時間t1內(nèi)，工件相對皮帶的位移x相x皮x10.8 m在時間t1內(nèi)，摩擦產(chǎn)生的熱量Qmgcos x相60 J工件獲得的動能Ekmv20 J工件增加的勢能Epmgh150 J電動機多消耗的電能WQEkEp230 J.答案(1)(2)230 J

43、38一個平板小車置于光滑水平面上，其右端恰好和一個光滑圓弧軌道AB的底端等高對接，如圖9所示已知小車質(zhì)量M2 kg，小車足夠長，圓弧軌道半徑R0.8 m現(xiàn)將一質(zhì)量m0.5 kg的小滑塊，由軌道頂端A點無初速度釋放，滑塊滑到B端后沖上 圖9小車滑塊與小車上表面間的動摩擦因數(shù)0.2.(取g10 m/s2)試求：(1)滑塊到達B端時，對軌道的壓力大??；(2)小車運動2 s時，小車右端距軌道B端的距離；(3)滑塊與車面間由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能答案(1)15 N(2)0.96 m(3)3.2 J解析(1)滑塊從A端下滑到B端時速度大小為v0，由動能定理得mgRmvv04 m/s在B點對滑塊由牛頓第二定律得

44、FNmgm解得軌道對滑塊的支持力FN3mg15 N由牛頓第三定律得，滑塊對軌道的壓力大小FN15 N(2)滑塊滑上小車后，由牛頓第二定律對滑塊：mgma1，得a12 m/s2對小車：mgMa2，得a20.5 m/s2設(shè)經(jīng)時間t后兩者達到共同速度，則有v0a1ta2t解得t1.6 s由于t1.6 s<2 s故1.6 s后小車和滑塊一起勻速運動，速度va2t0.8 m/s因此，2 s時小車右端距軌道B端的距離為xa2t2v(2t)0.96 m(3)滑塊相對小車滑動的距離為xtt3.2 m所以產(chǎn)生的內(nèi)能Qmgx3.2 J第5節(jié) 機械能1. 從地面豎直上拋一個質(zhì)量為m的小球，小球上升的最大高度為

45、H。設(shè)上升過程中空氣阻力為F恒定。則對于小球上升的整個過程，下列說法錯誤的是（ A ）A. 小球動能減少了mgH B. 小球機械能減少了FH C. 小球重力勢能增加了mgH D. 小球加速度大于重力加速度g2如圖1所示，在光滑水平面上有一物體，它的左端接連著一輕彈簧，彈簧的另一端固定在墻上，在力F作用下物體處于靜止狀態(tài)，當(dāng)撤去力F后，物體 圖1將向右運動，在物體向右運動的過程中，下列說法正確的是(D)A彈簧的彈性勢能逐漸減少B物體的機械能不變C彈簧的彈性勢能先增加后減少D彈簧的彈性勢能先減少后增加3關(guān)于運動物體所受的合外力、合外力做的功及動能變化的關(guān)系，下列說法正確的是(A)A合外力為零，則合

46、外力做功一定為零B合外力做功為零，則合外力一定為零C合外力做功越多，則動能一定越大D動能不變，則物體合外力一定為零4. A關(guān)于功是否為矢量，下列說法正確的是( B)A.因為功有正功和負功，所以功是矢量B.因為功沒有方向性，所以功是標量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O5. 如圖，一輕繩的一端系在固定粗糙斜面上的O點，另一端系一小球給小球一足夠大的初速度，使小球在斜面上做圓周運動在此過程中，( C )A 小球的機械能守恒B 重力對小球不做功C 繩的張力對小球不做功D在任何一段時間內(nèi)，小球克服摩擦力所做的功總是等于小球動能的減少6. A質(zhì)量分別為州m1和m2的兩個物體，

47、m1<m2，在大小相等的兩個力F1和F2作用下沿力的方向移動了相同距離若F1做的功為W1，F(xiàn)2做的功為W2，則( C )A.W1>W2B.W1<w2C.W1=W2D.無法確定答案：C7. B一質(zhì)量為m的木塊在水平恒力F的作用下，從靜止開始在光滑水平面上運動，在經(jīng)過時問t的過程中拉力所做的功為( D )答案：D(點撥：W=Fs，F(xiàn)=ma，)8. A某人用同一水平力先后兩次拉同一物體，第一次使此物體沿光滑水平面前進s距離，第二次使此物體沿粗糙水平面也前進s距離，若先后兩次拉力做的功為W1和W2，拉力做功的功率是P1和P2，則()A.W1=W2，P1=P2B.W1=W2，P1>

48、;P2C.W1>W2，P1>P2D.W1>W2，P1=P2答案：B9. B汽車以恒定功率P由靜止出發(fā)，沿平直路面行駛，最大速度為v，則下列判斷正確的是()A.汽車先做勻加速運動，最后做勻速運動B.汽車先做加速度越來越大的加速運動，最后做勻速運動C.汽車先做加速度越來越小的加速運動，最后做勻速運動D.汽車先做加速運動，再做減速運動，最后做勻速運動答案：C10. A對于功和能的關(guān)系，下列說法中正確的是()A.功就是能，能就是功B.功可以變?yōu)槟?，能可以變?yōu)楣.做功的過程就是物體能量的轉(zhuǎn)化過程D.功是物體能量的量度答案：C11. A有關(guān)功和能，下列說法正確的是()A.力對物體做了多

49、少功，物體就具有多少能B.物體具有多少能，就一定能做多少功C.物體做了多少功，就有多少能量消失D.能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式時，可以用功來量度能量轉(zhuǎn)化的多少答案：D12.B一質(zhì)量分布均勻的不可伸長的繩索重為G，A、B兩端固定在水平天花板上，如圖所示，今在繩的最低點C施加一豎直向下的力將繩繃直，在此過程中，繩索AB的重心位置()A.逐漸升高B.逐漸降低C.先降低后升高D.始終不變答案：A(點撥：拉力向下拉繩索的過程對繩索做正功，使繩索的重力勢能逐漸增加繩索的重心逐漸升高)13.如圖所示，小物塊位于光滑斜面上，斜面位于光滑水平地面上，從地面上看，在小物塊沿斜面下滑的過程中，斜面對小物塊的作用力

50、()A.垂直于接觸面，做功為零B.垂直于接觸面，做功不為零C.不垂直于接觸面，做功為零D.不垂直于接觸面，做功不為零答案：B14. 如圖8所示，一很長的、不可伸長的柔軟輕繩跨過光滑定滑輪，繩兩端各系一小球a和b.a球質(zhì)量為m，靜置于地面；b球質(zhì)量為3m，用手托住，高度為h，此時輕繩剛好拉緊不計空氣阻力，從靜止開始釋放b后，a可能達到的最大高度為( B)Ah B1.5hC2h D2.5h圖8解析在b球落地前，a、b球組成的系統(tǒng)機械能守恒，且a、b兩球速度大小相等，根據(jù)機械能守恒定律可知：3mghmgh(m3m)v2，v，b球落地時，a球高度為h，之后a球向上做豎直上拋運動，在這個過程中機械能守恒

51、，mv2mgh，h，所以a球可能達到的最大高度為1.5h，B正確.15如圖2所示，ABCD是一個盆式容器，盆內(nèi)側(cè)壁與盆底BC的連接處都是一段與BC相切的圓弧，B、C在水平線上，其距離d0.5 m盆邊緣的高度為h圖20.30 m在A處放一個質(zhì)量為m的小物塊并讓其由靜止下滑已知盆內(nèi)側(cè)壁是光滑的，而盆底BC面與小物塊間的動摩擦因數(shù)為0.10.小物塊在盆內(nèi)來回滑動，最后停下來，則停下的位置到B的距離為(D)A0.50 m B0.25 m C0.10 m D0答案D解析由mghmgx，得x3 m，而6，即3個來回后，恰停在B點，選項D正確16關(guān)于重力做功和重力勢能，下列說法中正確的有（ ）重力做功與路徑

52、無關(guān)當(dāng)物體克服重力做功時，物體的重力勢能一定減小重力勢能為負值說明其方向與規(guī)定的正方向相反重力勢能的大小與零勢能參考面的選取有關(guān)17質(zhì)量為m的滑塊沿著高為h、長為L的粗糙斜面恰能勻速下滑，在滑塊從斜面頂端下滑到底端的過程中（ ）A重力對滑塊所做的功等于mgh B滑塊克服阻力所做的功等于mghC合力對滑塊所做的功為mgh D滑塊的重力勢能一定減少mgh18a、b、c三球自同一高度以相同速率拋出，a球豎直上拋，b球水平拋出，c球豎直下拋.設(shè)三球落地時的速率分別為Va、Vb、Vc（不計空氣阻力），則（ ）A、Va>Vb>Vc B、Va=Vb>Vc C、Va<Vb<Vc D、Va=Vb=Vc19如圖所示，質(zhì)量為m的物體，以水平速度v0離開桌面，若以桌面為零勢能面，不計空氣阻力，則當(dāng)它經(jīng)過離地高度為h的A點時，所具有的機械能是( ) Amv02mgh Bmv02-mghCmv02mg(H-h) Dmv0220質(zhì)量為1 kg的物體，在空中由靜止開始自由落下，經(jīng)5 s 落地，以下說法中正確的是（g 取10 m/s2）( ) A前2 s內(nèi)小球的動能增量為200 J B第2 s內(nèi)重力做功為250 JC第2 s末重力做功的瞬時功率為200 W D5 s內(nèi)重力