高2013級高考物理第一輪復習(功和能,機械能及其守恒定律)

第五章：功和能機械能及其守恒定律123第一節(jié)：功和功率4一、功1.定義：力和力的作用點通過的位移的乘積.2.做功的兩個必要因素：力和物體在力的方向上發(fā)生的位移.3.公式：W=Fscosα(α為F與s的夾角)適用于恒力做功.說明：恒力做功大小只與F、s、α這三個量有關.與物體是否還受其他力、物體運動的速度、加速度等其他因素無關，也與物體運動的路徑無關.54.單位：焦耳(J)1J=1N·m.5.物理意義：表示力在空間上的積累效應，是能的轉化的量度.6.功是標量，沒有方向，但是有正負.正功表示動力做功，負功表示阻力做功，功的正負表示能的轉化方向.①當0≤α<90°時，W>0，力對物體做正功；②當α=90°時，W=0，力對物體不做功；67③當90°<α≤180°時，W<0，力對物體做負功或說成物體克服這個力做功，這兩種說法是從兩個角度來描述同一個問題.

思考：一位質量為m的運動員從下蹲狀態(tài)向上起跳，身體伸直并剛好離開地面，速度為v.在此過程中，地面對他做的功為多少？

答案：地面對他做的功為零78二、功率1.功率是描述做功快慢的物理量，功與所用時間的比值定義為功率2.計算功率的公式(1)功率的定義式：，所求出的功率是時間t內的平均功率.(2)功率的計算式：P=Fvcosα，其中α是力與速度間的夾角.該公式有兩種用法：9①求某一時刻的瞬時功率.這時F是該時刻的作用力大小，v取瞬時值，對應的P為F在該時刻的瞬時功率；②當v為某段位移(時間)內的平均速度時，則要求這段位移(時間)內F必須為恒力，對應的P為F在該段時間內的平均功率.10(3)重力的瞬時功率可表示為PG=mgvy，即重力的瞬時功率等于重力和物體在該時刻的豎直分速度之積.3.功率是標量，功率的單位為瓦(W)、千瓦(kW)等，其換算關系為：1kW＝1000W，從功率可以得出計算功的另一種方法W=Pt，“kW·h”是功的單位，它與“J”的換算關系為：1kW·h=3.6×106J.11124.額定功率與實際功率額定功率：機械正常工作時的功率，一般在機械上的銘牌上標明.實際功率：機械實際工作時的功率，要求小于等于額定功率.121314第22講

│要點探究151617【1】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，傳送帶以圖示方向勻速運轉，則傳送帶對物體做功情況可能是()A．始終不做功B．先做正功后不做功C．先做負功后做正功D．先做負功后不做功ABD18B19AC20B21B2223C24AC25BD2627BC

28250W

29【13】如圖所示，一長為L的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上，另一端固定一質量為m的小球．一水平向右的拉力作用于桿的中點，使桿以角速度ω勻速轉動，當桿與水平方向成60°時，拉力的功率為()C30【14】如圖所示，質量為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θ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；()(2)F為恒力；()(3)若F為恒力，而且拉到該位置時小球的速度剛好為零．()可供選擇的答案有A．FLcosθ

B．FLsinθC．FL(1-cosθ)D．mgL(1-cosθ)(1)D(2)B(3)B、D31【15】汽車發(fā)動機的額定功率為60kW，汽車的質量為5t，汽車在水平路面上行駛時，阻力是車重的0.1倍，g=10m/s2.(1)汽車保持額定功率不變從靜止啟動后，①汽車所能達到的最大速度是多大？②當汽車的加速度為2m/s2時速度多大？③當汽車的速度為6m/s時的加速度是多大？(2)若汽車從靜止開始，保持以0.5m/s2的加速度做勻加速直線運動，這一過程能維持多長時間？32【16】如圖所示，在外力作用下某質點運動的v-t圖象為正弦曲線．從圖中可以判斷()A．在0～t1時間內，外力做正功B．在0～t1時間內，外力的功率逐漸增大C．在t2時刻，外力的功率最大D．在0～t2時間內，外力做的總功為負A33【17】某人用長繩將一重物從井口送到井底，物體勻速下降一段時間后，改為勻減速下降，到達井底時速度恰好為0，如果勻速下降和勻減速下降所經(jīng)歷的時間相同，重物克服拉力做的功分別為W1和W2，則()A．W1<2W2B．W1=2W2C．W1>W2D．W1=W2A34【18】

在起重機將質量m=5×103kg的重物豎直吊起的過程中，重物由靜止開始向上做勻加速直線運動，加速度a=0.2m/s2，當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=1.02m/s的勻速運動．取g=10m/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．P0=5.1×104WP=2.04×104W35【19】如圖所示，帶有光滑斜面的物體B放在水平地面上，斜面底端有一重G=2N的金屬塊A，斜面高h=15cm，傾角α＝60°，用一水平推力F推A，在將A從底端推到頂端的過程中,A和B都做勻速運動，且B運動距離L=30cm，求此過程中力F所做的功和金屬塊克服斜面支持力所做的功。36【20】一傳送帶裝置示意如圖，其中傳送帶經(jīng)過AB區(qū)域時是水平的，經(jīng)過BC區(qū)域時變?yōu)閳A弧形(圓弧由光滑模板形成，未畫出)，經(jīng)過CD區(qū)域時是傾斜的，AB和CD都與BC相切.現(xiàn)將大量的質量均為m的小箱一個一個在A處放到傳送帶上，放置時初速為零，經(jīng)傳送帶運送到D處，D和A的高度差為h.穩(wěn)定工作時傳送帶速度不變，CD段上各箱等距排列，相鄰兩箱的距離為L.每個箱子在A處投上后，在到達B之前已經(jīng)相對于傳送帶靜止，且以后也不再滑動(忽略經(jīng)BC段時的微小滑動).已知在一段相當長的時間T內，共運送小貨箱的數(shù)目為N，這裝置由電動機帶動，傳送帶與輪子間無相對滑動，不計輪軸處的摩擦.求電動機的平均輸出功率P.37【21】如圖所示，半徑為R的孔徑均勻的圓形彎管水平放置，小球在管內以足夠大的初速度v0在水平面內做圓周運動，小球與管壁間的動摩擦因數(shù)為μ，設從開始運動的一周內小球從A到B和從B到A的過程中摩擦力對小球做功分別為W1和W2，在這一周內摩擦力做的總功為W3，則下列關系式正確的是()A.W1>W2

B.W1=W2C.W3=0D.W3=W1+W2

AD38第二節(jié)：動能定理394041利用動能定理求解變力做功問題

42434445D46ABD47利用動能定理求解多過程問題

484950第23講

│要點探究515253動能定理的綜合運用5455第23講

│要點探究56第23講

│要點探究5758B59【6】如圖5-2-1所示，電梯質量為M，地板上放置一質量為m的物體．鋼索拉電梯由靜止開始向上加速運動，當上升高度為H時，速度達到v，則()D6061【7】如圖所示長木板A放在光滑的水平地面上，物體B以水平速度沖上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，則從B沖到木板A上到相對板A靜止的過程中，下述說法中正確是（)

(A)物體B動能的減少量等于B克服摩擦力做的功(B)物體B克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內能的增加量(C)物體B損失的機械能等于木板A獲得的動能與系統(tǒng)損失的機械能之和(D)摩擦力對物體B做的功和對木板A做的功的總和等于系統(tǒng)內能的增加量

ACDv0BA62ABD【8】63【9】在水平面上沿一條直線放兩個完全相同的小物體A和B，它們相距s，在B右側距B2s處有一深坑，如圖所示，現(xiàn)對A施以瞬間沖量，使物體A沿A、B連線以速度v0開始向B運動.為使A與B能發(fā)生碰撞，且碰撞之后又不會落入右側深坑中，物體A、B與水平面間的動摩擦因數(shù)應滿足什么條件？設A,B碰撞時間很短，A、B碰撞后不再分離.64【10】劍橋大學物理學家海倫?杰爾斯基研究了各種自行車特技的物理學原理，并通過計算機模擬技術探尋特技動作的極限，設計了一個令人驚嘆不已的高難度動作——“愛因斯坦空翻”，并在倫敦科學博物館由自行車特技運動員(18歲的布萊士)成功完成．“愛因斯坦空翻”簡化模型如圖5-2-3所示，質量為m的自行車運動員從B點由靜止出發(fā)，經(jīng)BC圓弧，從C點豎直沖出，完成空翻，完成空翻的時間為t.由B到C的過程中，克服摩擦力做功為W，空氣阻力忽略不計，重力加速度為g，試求：自行車運動員從B到C至少做多少功？6566

【11】在光滑水平面上有一靜止的物體，現(xiàn)以水平恒力甲推這一物體，作用一段時間后，換成相反方向的恒力乙推這一物體，當恒力乙作用時間與恒力甲作用時間相同時，物體恰好回到原處，此時物體的動能為32J,則在整個過程中，恒力甲做的功等于

J，恒力乙做的功等于

J.W1=8JW2=24J67

【12】總質量為M的列車，沿水平直線軌道勻速前進，其末節(jié)車廂質量為m，中途脫節(jié)．司機發(fā)覺時，機車已行駛L的距離，于是立即關閉發(fā)動機滑行．設運動的阻力與質量成正比，機車的牽引力恒定，當列車的兩部分都停止時，它們的距離是多少？68

【13】如圖所示，在一光滑的水平面上有兩塊相同的木板B和C，重物A（視為質點）位于B的右端，A、B、C的質量相等，現(xiàn)A和B以同一速度滑向靜止的C，B與C發(fā)生碰撞，碰后B和C粘在一起運動，A在C上滑行，A與C有摩擦力。已知A滑到C的右端而未掉下，試問：從B、C發(fā)生正碰到A剛移動到C右端期間，C所走過的距離是C板長度的多少倍？

答案:7/369

【13】如圖所示，A、B是位于水平桌面上的兩質量相等的木塊，離墻壁的距離分別為L1和L2，與桌面之間的滑動摩擦系數(shù)分別為A和B，今給A以某一初速度，使之從桌面的右端向左運動，假定A、B之間，B與墻間的碰撞時間都很短，且碰撞中總動能無損失，若要使木塊A最后不從桌面上掉下來，則A的初速度最大不能超過

多少?L1ABL270

【14】某地強風的風速約為v=20m/s,設空氣密度ρ=1.3kg/m3,如果把通過橫截面積=20m2風的動能全部轉化為電能,則利用上述已知量計算電功率的公式應為P=_________,大小約為____________W(取一位有效數(shù)字)71圖4

本課欄目開關72第2課時本課欄目開關73圖5第2課時本課欄目開關答案

(1)16m(2)422.5J74本課欄目開關75圖6本課欄目開關答案

(1)2J(2)35N(3)2.77m76本課欄目開關77本課欄目開關78本課欄目開關79答案

(1)3m/s(2)見解析本課欄目開關80第三節(jié)：機械能守恒定律8182重力、彈簧彈力動能勢能8384?探究點一對機械能是否守恒的判斷

8586C87D88單個物體的機械能守恒問題899091?探究點三連接體的機械能守恒問題929394BD95【7】如圖所示的物理過程中，甲為末端固定有小球的輕桿，從右偏上30°角釋放后繞光滑支點下擺；乙為末端固定有小球的輕質直角架，釋放后繞固定軸O無摩擦轉動；丙為A、B兩小車置于光滑水平面上，B靜止，A獲得一向右的初速度后向右運動，某時刻連接兩車的細繩繃緊，然后帶動B車運動；丁為帶有豎直支架的小車置于光滑水平面上，把用細繩束縛的小球從圖示位置釋放，小球96開始擺動．則關于幾個物理過程(空氣阻力忽略不計)，下列判斷中正確的是()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97【8】如圖所示，固定的傾斜光滑桿上套有一個質量為m的圓環(huán)，圓環(huán)與豎直放置的輕質彈簧一端相連，彈簧的另一端固定在地面上的A點，彈簧處于原長h.讓圓環(huán)沿桿滑下，滑到桿的底端時速度為零．則在圓環(huán)下滑過程中()A．圓環(huán)機械能守恒B．彈簧的彈性勢能先增大后減小C．彈簧的彈性勢能變化了mghD．彈簧的彈性勢能最大時圓環(huán)動能最大C98【9】如圖所示，一固定的楔形木塊，其斜面傾角θ=30°，另一邊與地面垂直，頂上有一定滑輪，一條細繩將物塊A和B連接，A的質量為4m，B的質量為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，設當A沿斜面下滑x距離后，細繩突然斷了，求物塊B上升的最大高度H.99【10】如圖所示,具有初速度的物塊,在沿傾角為30°、粗糙的斜面向上運動的過程中,受一個恒定的沿斜面向上的拉力F作用,這時物塊加速度的大小為4m/s2,方向沿斜面向下.那么在物塊向上運動的過程中,正確的說法是()A.物塊的機械能一定增加B.物塊的機械能一定減少C.物塊的機械能有可能不變D.物塊的機械能可能增加也可能減少A100【11】如圖5-3-4所示，用細圓管組成的光滑軌道AB部分平直，BC部分是處于豎直平面內半徑為R的半圓，圓管截面半徑r?R.有一質量為m，半徑比r略小的光滑小球以水平初速度v0射入圓管，問：101【12】如圖所示，圖中滑塊和小球的質量均為m，滑塊可在水平放置的光滑固定導軌上自由滑動，小球與滑塊上的懸點O由一不可伸長的輕繩相連，輕繩長為l.開始時，輕繩處于水平拉直狀態(tài)，小球和滑塊均靜止．現(xiàn)將小球由靜止釋放，當小球到達最低點時，滑塊剛好被一表面涂有粘住物質的固定擋板粘住，在極短的時間內速度減為零，小球繼續(xù)向左擺動，當輕繩與豎直方向的夾角θ=60°時小球到達最高點．求：102(1)小球到達最低點時速度的大?。?2)滑塊與擋板剛接觸的瞬時，滑塊速度的大小；(3)小球從釋放到第一次到達最低點的過程中，繩的拉力對小球所做的功．103第四節(jié)：功能關系能量守恒定律104轉化轉化相等合外力克服重力其他力105Ffx106功能關系的一般應用

107108109110CD111BC112功能關系在傳送帶問題中的應用

113114115BC116BD117118能的轉化與守恒定律的應用

119120121圖象在能量問題中的應用

AC122BC123【10】游樂場中的一種滑梯如圖所示．小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑，沿水平軌道滑動了一段距離后停下來，則()A．下滑過程中支持力對小朋友做功B．下滑過程中小朋友的重力勢能增加C．整個運動過程中小朋友的機械能守恒D．在水平面滑動過程中摩擦力對小朋友做負功D124125(1)滑環(huán)第一次通過圓弧軌道O2的最低點F處時對軌道的壓力；(2)滑環(huán)通過圓弧軌道O1最高點A的次數(shù)；(3)滑環(huán)克服摩擦力做功所通過的總路程．126【11】如圖5-4-2所示，水平長傳送帶始終以速度v=3m/s勻速運動．現(xiàn)將一質量為m=1kg的物塊放于左端(無初速度)．最終物塊與傳送帶一起以3m/s的速度運動，在物塊由速度為零增加至v=3m/s的過程中，求：(1)物塊從速度為零增至3m/s的過程中，由于摩擦而產(chǎn)生的熱量；(2)由于放了物塊，帶動傳送帶的電動機多消耗多少電能？127【12】已知貨物的質量為m，在某段時間內起重機將貨物以a的加速度加速升高h，則在這段時間內敘述正確的是(重力加速度為g)()A．貨物的動能一定增加mah-mghB．貨物的機械能一定增加mahC．貨物的重力勢能一定增加mahD．貨物的機械能一定增加mah+mgh答案：D128【13】如圖所示，一物體質量m=2kg.在傾角為θ=37°的斜面上的A點以初速度v0=3m/s下滑，A點距彈簧上端B的距離AB=4m.當物體到達B后將彈簧壓縮到C點，最大壓縮量BC=0.2m，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AD=3m.擋板及彈簧質量不計，g取10m/s2，求：(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ.(2)彈簧的最大彈性勢能Epm.129【14】如圖所示，甲、乙兩種粗糙面不同的傳送帶傾斜于水平地面放置．以同樣恒定速率v向上運動．現(xiàn)將一質量為m的小物體(視為質點)輕輕放在A處，小物體在甲傳送帶上到達B處時恰好達到傳送帶的速率v；在乙傳送帶上到達離B豎直高度為h的C處時達到傳送帶的速率v.已知B處離地面高度均為H，則在物體從A到B的運動過程中()130A．兩種傳送帶對小物體做功相等B．將小物體傳送到B處，兩種傳送帶消耗的電能相等C．兩種傳送帶與小物體之間的動摩擦因數(shù)不同D．將小物體傳送到B處，兩種系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量相等答案：AC131【15】

2010年廣州亞運會上，劉翔重歸賽場，以打破亞運記錄的方式奪得110米跨欄的冠軍．他采用蹲踞式起跑，在發(fā)令槍響后，左腳迅速蹬離起跑器，在向前加速的同時提升身體重心．如圖所示，假設質量為m的運動員，在起跑時前進的距離s內，重心升高量為h，獲得的速度為v，阻力做功為W阻，則在此過程中()132BD133【16】如圖所示，質量m=1kg的物塊從h=0.8m高處沿光滑斜面滑下，到達底部時通過光滑圓弧BC滑至水平傳送帶CD上，CD部分長L=2m.傳送帶在皮帶輪帶動下以v=4m/s的速度逆時針傳動，物塊與傳送帶間動摩擦因數(shù)μ=0.3.求：(1)物塊滑到C、D兩點時的速度大小各為多少？(2)物塊從C滑到D的過程中，皮帶對物塊做多少功？(3)物塊從C滑到D的過程中，因摩擦產(chǎn)生的熱量是多少？

134【17】如圖，長木板ab的b端固定一擋板，木板連同擋板的質量為M=4.0kg，a、b間距離s=2.0m。木板位于光滑水平面上，在木板a端有一小物塊，其質量m=1.0kg，小物塊與木板間的動摩擦因數(shù)μ=0.10，它們都處于靜止狀態(tài)，現(xiàn)令小物塊以初速v0=4.0m/s沿木板向前滑動，直到和擋板相碰.碰撞后，小物塊恰好回到a端而不脫離木板，求碰撞過程中損失的機械能。

2.4J135【18】如圖所示，在一光滑的水平面上有兩塊相同的木板B和C，重物A（視為質點）位于B的右端，A、B、C的質量相等，現(xiàn)A和B以同一速度滑向靜止的C，B與C發(fā)生碰撞，碰后B和C粘在一起運動，A在C上滑行，A與C有摩擦力。已知A滑到C的右端而未掉下，試問：從B、C發(fā)生正碰到A剛移動到C右端期間，C所走過的距離是C板長度的多少倍？

答案:7/3136【19】滑塊以速率v1靠慣性沿固定斜面由底端向上運動，當它回到出發(fā)點時速率為v2，且v2<v1，若滑塊向上運動的位移中點為A，取斜面底端重力勢能為零，則（）A．上升時機械能減小，下降時機械增大。B．上升時機械能減小，下降時機械能也減小。C．上升過程中動能和勢能相等的位置在A點上方。D．上升過程中動能和勢能相等的位置在A點下方。BC137【20】如圖所示，半徑分別為R和r的甲、乙兩個光滑的圓形軌道安置在同一豎直平面上，軌道之間有一條水平軌道CD相通，一小球以一定的速度先滑上甲軌道，通過動摩擦因數(shù)為μ的CD段，又滑上乙軌道，最后離開兩圓軌道。若小球在兩圓軌道的最高點對軌道壓力都恰好為零，試求水平CD段的長度.138【21】質量為m的飛機以水平速度v0飛離跑道后逐漸上升，若飛機在此過程中水平速度保持不變，同時受到重力和豎直向上的恒定升力（該升力由其它力的合力提供，不含重力）。今測得當飛機在水平方向的位移為l時，它的上升高度為h，求：（1）飛機受到的升力大??；（2）從起飛到上升至h高度的過程中升力所作的功及在高度h處飛機的動能。

139【22】如圖所示，半徑R=0.40m的光滑半圓環(huán)軌道處于豎直平面內，半圓環(huán)與粗糙的水平地面相切于圓環(huán)的端點A，一質量m=0.10kg的小球．以初速度V0=7.0m／s在水平地面上向左作加速度a=3.0m／s2的勻減速直線運動，運動4.0m后，沖上豎直半圓環(huán)，最后小球落在C點．求A、C間的距離(取重力加速度g=10m/s2)．

答案：1.2m140【23】如圖1所示，在一次國際城市運動會中，要求運動員從高為H的平臺上A點由靜止出發(fā)，沿著動摩擦因數(shù)為μ的滑道向下運動到B點后水平滑出，最后落在水池中．設滑道的水平距離為L，B點的高度h可由運動員自由調節(jié)(取g＝10m/s2)．求：(1)運動員到達B點的速度與高度h的關系．(2)運動員要達到最大水平運動距離，B點的高度h應調為多大？對應的最大水平距離smax為多少？(3)若圖中H＝4m，L＝5m，動摩擦因數(shù)μ＝0.2，則水平運動距離要達到7m，h值應為多少？圖1專題5141【24】一寵物毛毛狗“樂樂”在玩耍時不慎從離地h1＝19.5m高層陽臺無初速度豎直掉下，當時剛好是無風天氣，設它的質量m＝2kg，在“樂樂”開始掉下的同時，幾乎在同一時刻剛好被地面上的一位保安發(fā)現(xiàn)并奔跑到樓下，奔跑過程用時t0＝2.5s，恰好在距地面高度為h2＝1.5m處接住“樂樂”，“樂樂”緩沖到地面時速度恰好為零，設“樂樂”下落過程中空氣阻力為其重力的0.6倍，緩沖過程中空氣阻力為其重力的0.2倍，重力加速度g