高中物理 專題：功和能練習(xí) 新人教版

1、專題三 功和能 題型一、功與功率問題1如圖所示，一質(zhì)量為m2.0 kg的物體從半徑為R5.0 m的圓弧的A端，在拉力作用下沿圓弧緩慢運動到B端(圓弧AB在豎直平面內(nèi))，拉力F大小不變始終為15 N，方向始終與物體在該點的切線成37°角，圓弧所對應(yīng)的圓心角為60°，BO邊為豎直方向。(g取10 m/s2)求這一過程中：（1）拉力F做的功。 （2）圓弧面對物體的摩擦力f做的功。2如圖所示，a、b的質(zhì)量均為m，a從傾角為45°的光滑固定斜面頂端以初速度v0沿斜面下滑，b從斜面頂端以初速度v0平拋，不計空氣阻力，則ABCA落地前的瞬間二者速率相同Ba、b都做勻變速運動C整

2、個運動過程重力的平均功率可能相同D落地前瞬間b球重力的功率一定大于a球重力的功率題型二、機車的兩種啟動問題3質(zhì)量為5´103 kg的汽車在t0時刻速度v010m/s，隨后以P6´104 W的額定功率沿平直公路繼續(xù)前進，經(jīng)72s達到最大速度，設(shè)汽車受恒定阻力，其大小為2.5´103N。求：（1）汽車的最大速度vm； （2）汽車在72s內(nèi)經(jīng)過的路程s。答案：（1）24m/s（2）1252m【解析】（1）當(dāng)達到最大速度時，P=Fv=fvm，vmm/s24m/s，（2）從開始到72s時刻依據(jù)動能定理得：Ptfsmvm2mv02，解得：s1252m。4圖示為修建高層建筑常用

3、的塔式起重機。在起重機將質(zhì)量m=5×103 kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上作勻加速直線運動，加速度a=0.2 m/s2，當(dāng)起重機輸出功率達到其允許的最大值時，保持該功率直到重物做vm=1.02 m/s的勻速運動。取g=10 m/s2,不計額外功。求：（1）起重機允許輸出的最大功率。（2）重物做勻加速運動所經(jīng)歷的時間和起重機在第2秒末的輸出功率。解析： (1)設(shè)起重機允許輸出的最大功率為P0，重物達到最大速度時，拉力F0等于重力。P0F0vm P0mg 代入數(shù)據(jù)，有：P05.1×104W (2)勻加速運動結(jié)束時，起重機達到允許輸出的最大功率，設(shè)此時重物受到的拉

4、力為F，速度為v1，勻加速運動經(jīng)歷時間為t1,有：P0F0v1 Fmgma v1at1 由，代入數(shù)據(jù)，得：t15 s T2 s時，重物處于勻加速運動階段，設(shè)此時速度為v2，輸出功率為P，則v2at PFv2 由，代入數(shù)據(jù)，得:P2.04×104W。5一輛汽車質(zhì)量為1×103 kg，最大功率為2×104 W，在水平路面上由靜止開始做直線運動，最大速度為v2，運動中汽車所受阻力恒定。發(fā)動機的最大牽引力為3×103 N，其行駛過程中牽引力F與車速的倒數(shù)的關(guān)系如圖所示.試求：（1）根據(jù)圖線ABC判斷汽車做什么運動？（2）v2的大??；（3）整個運動中的最大加速度；

5、（4）當(dāng)汽車的速度為10 m/s時發(fā)動機的功率為多大？題型三、動能定理運用6如圖甲所示,一質(zhì)量為m=1 kg的物塊靜止在粗糙水平面上的A點，,從t=0時刻開始，,物塊在受按如圖乙所示規(guī)律變化的水平力F作用下向右運動，第3 s末物塊運動到B點時速度剛好為0，第5 s末物塊剛好回到A點，已知物塊與粗糙水平面之間的動摩擦因數(shù)=0.2，(g取10 m/s2)求： （1）AB間的距離。 （2）水平力F在5 s時間內(nèi)對物塊所做的功。7一個物塊從底端沖上足夠長的斜面后，又返回斜面底端，已知小物塊的初動能為E，它返回斜面底端的速度大小為v，克服摩擦阻力做功為E/2。若小物塊沖上斜面的動能為2E，則物塊( A

6、) A返回斜面底端時的動能為E B返回斜面底端時的動能為3E/2 C返回斜面底端時的速度大小為2v D返回斜面底端時的速度大小為v題型四、動能定理與動力學(xué)方法的應(yīng)用8如圖所示，物體A放在足夠長的木板B上，木板B靜置于水平面。t0時，電動機通過水平細繩以恒力F拉木板B，使它做初速度為零、加速度aB1.0 m/s2的勻加速直線運動。已知A的質(zhì)量mA和B的質(zhì)量mB均為2.0 kg，A、B之間的動摩擦因數(shù)10.05，B與水平面之間的動摩擦因數(shù)20.1，最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小視為相等，重力加速度g取10 m/s2。求：（1）物體A剛運動時的加速度aA；（2）t1.0 s時，電動機的輸出功率P；（3

7、）若t1.0 s時，將電動機的輸出功率立即調(diào)整為P5 W，并在以后的運動過程中始終保持這一功率不變，t3.8 s時物體A的速度為1.2 m/s.則t1.0 s到t3.8 s這段時間內(nèi)木板B的位移為多少？9如圖電動機帶動滾輪勻速轉(zhuǎn)動，在滾輪的作用下，將金屬桿從最底端A送往傾角=30°的足夠長的斜面上部.滾輪中心B與斜面底部A的距離為L=6.5 m,當(dāng)金屬桿的下端運動到B處時，滾輪提起，與桿脫離接觸.桿由于自身重力作用最終會返回斜面底部，與擋板相撞后，立即靜止不動.此時滾輪再次壓緊桿，又將金屬桿從最底端送往斜面上部，如此周而復(fù)始.已知滾輪邊緣線速度恒為v=4 m/s,滾輪對桿的正壓力FN

8、=2×104 N，滾輪與桿間的動摩擦因數(shù)為=0.35，桿的質(zhì)量為m=1×103 kg,不計桿與斜面間的摩擦，取g=10 m/s2.求：（1）在滾輪的作用下，桿加速上升的加速度；（2）桿加速上升至與滾輪邊緣線速度相同時前進的距離；（3）每個周期中電動機對金屬桿所做的功；（4）桿往復(fù)運動的周期.題型五、功能關(guān)系應(yīng)用10一帶電小球從空中的a點運動到b點的過程中，重力做功3 J，電場力做功1 J，克服空氣阻力做功0.5 J，則下列判斷正確的是( )A在a點的動能比b點小3.5 J B在a點的重力勢能比在b點小3 JC在a點的電勢能比在b點小1 J D在a點的機械能比在b點小0.5

9、J11如圖所示，豎直向上的勻強電場中，絕緣輕質(zhì)彈簧直立于地面上，上面放一個質(zhì)量為m的帶正電小球，小球與彈簧不連接?，F(xiàn)將小球向下壓到某位置后由靜止釋放，若小球從靜止開始運動到離開彈簧的過程中，重力和電場力對小球做功的大小分別為W1和W2，小球離開彈簧時速度為v，不計空氣阻力，則上述過程中( )A電勢能增加W2 B彈簧彈性勢能最大值為W1mv2C彈簧彈性勢能減少量為W1W2 D機械能增加W212如圖固定在水平絕緣平面上足 夠長的金屬導(dǎo)軌不計電阻,但表面粗糙, 導(dǎo)軌左端連接一個電阻R,質(zhì)量為m的金屬棒(電阻也不計)放在導(dǎo)軌上,并與導(dǎo)軌垂直,整個裝置放在勻強磁場中,磁場方向與導(dǎo)軌平面垂直.用水平恒力F

10、把ab棒從靜止 起向右拉動的過程中,下列說法正確的是 ( ) A.恒力F做的功等于電路產(chǎn)生的電能 B恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 C克服安培力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能 D恒力F和摩擦力的合力做的功等于電路中產(chǎn)生的電能和棒獲得的動能之和13如圖固定于豎直面內(nèi)的粗糙斜桿，在水平方向夾角為300，質(zhì)量為m的小球套在桿上，在大小不變的拉力作用下，小球沿桿由底端勻速運動到頂端，為使拉力做功最小，拉力F與桿的夾角= ，拉力大小F= 。14如圖所示，平直木板AB傾斜放置，板上的P點距A端較近，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)由A到B逐漸減小.先讓物塊從A由靜止開始滑到B.然后，將A著地，抬高B

11、，使木板的傾角與前一過程相同，再讓物塊從B由靜止開始滑到A.上述兩過程相比較，下列說法中一定正確的有( AD)A物塊經(jīng)過P點的動能，前一過程較小B物塊從頂端滑到P點的過程中因摩擦產(chǎn)生的熱量，前一過程較少C物塊滑到底端的速度，前一過程較大D物塊從頂端滑到底端的時間，前一過程較長題型六、機械能守恒定律的綜合應(yīng)用15如圖10所示,重10 N的滑塊在傾角為30°的斜面上，從a點由靜止開始下滑，到b點開始壓縮輕彈簧,到c點時達到最大速度，到d點(圖中未畫出)開始彈回，返回b點離開彈簧，恰能再回到a點若bc0.1 m，彈簧彈性勢能的最大值為8 J，則 ( )A輕彈簧的勁度系數(shù)是50 N/mB從d

12、到c滑塊克服重力做功8 JC滑塊動能的最大值為8 JD從d到c彈簧的彈力做功8 J16如圖甲，在水平地面上固定一傾角為的光滑絕緣斜面，斜面處于電場強度大小為E、方向沿斜面向下的勻強電場中。一勁度系數(shù)為k的絕緣輕質(zhì)彈簧的一端固定在斜面底端，整根彈簧處于自然狀態(tài)。一質(zhì)量為m、帶電量為q（q>0）的滑塊從距離彈簧上端為s0處靜止釋放，滑塊在運動過程中電量保持不變，設(shè)滑塊與彈簧接觸過程沒有機械能損失，彈簧始終處在彈性限度內(nèi)，重力加速度大小為g。（1）求滑塊從靜止釋放到與彈簧上端接觸瞬間所經(jīng)歷的時間t1（2）若滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中最大速度大小為vm，求滑塊從靜止釋放到速度大小為vm過程

13、中彈簧的彈力所做的功W；（3）從滑塊靜止釋放瞬間開始計時，請在乙圖中畫出滑塊在沿斜面向下運動的整個過程中速度與時間關(guān)系v-t圖象。圖中橫坐標(biāo)軸上的t1、t2及t3分別表示滑塊第一次與彈簧上端接觸、第一次速度達到最大值及第一次速度減為零的時刻，縱坐標(biāo)軸上的v1為滑塊在t1時刻的速度大小，vm是題中所指的物理量。（本小題不要求寫出計算過程）答案（1）; （2）; (3) tvt1t2t3Ov1vm題型七、功能觀點與動力學(xué)觀點綜合應(yīng)用17小球由地面豎直上拋，上升的最大高度為H，設(shè)所受阻力大小恒定，地面為零勢能面。在上升至離地高度h處，小球的動能是勢能的兩倍，在下落至離高度h處，小球的勢能是動能的兩倍

14、，則h等于（A）H/9（B）2H/9 （C）3H/9 （D）4H/9【答案】D。18如圖光滑絕緣水平軌道MN的右端N與水平傳送帶平滑連接，傳送帶以恒定速率v3.0 m/s向右運動，其右端處平滑連接著一個處于豎直平面內(nèi)、半徑R0.40 m的光滑半圓軌道PQ，N、P間距L0.80 m，兩個質(zhì)量均為m0.20 kg的小滑塊A、B置于水平導(dǎo)軌MN上，A滑塊帶電量為q2.0×104 C，長為r5.0 m的輕質(zhì)絕緣細繩一端與滑塊A相連，另一端固定在滑塊A的正上方O處，且細繩處于拉直狀態(tài)，滑塊B不帶電。開始時滑塊A、B用絕緣細繩相連，其間夾有一壓縮的輕質(zhì)絕緣彈簧，系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)?，F(xiàn)剪斷AB之間細繩，彈簧彈開(忽略其伸長量)，與此同時在豎直虛線左側(cè)空間施加一勻強電場，場強大小E2.0×104 N/C，方向豎直向上，滑塊B脫離彈簧后滑上傳送帶，從右端滑出并恰能沿半圓軌道運動到最高點Q，已知滑塊B與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)5/16，g10 m/s2。求：（1）滑塊B在半圓軌道P處對軌道壓力FN的大?。唬?）細繩斷開前輕彈簧的彈性勢能EP；（3）從滑塊A被彈開到繩剛繃緊所用