人教版高中物理必修二:第七章章末复习课+测试题+Word版含答案
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最新人教版高中物理必修二第七章同步测试题及答案解析全套第七章机械能守恒定律第一节追寻守恒量一一能量第二节功分层训练迎战两考A 级抓基础1. 下面四幅图是小新提包回家的情景,小新对提包的拉力没有做功的是站在水平匀速行驶的丰上B乘升降电梯 提着包上楼 C D解析:根据功的概念及功的两个因素可知,只有同时满足力及在力的方向 上有位移两个条件时,力对物体才做功,A 、C 、D 做功,B 没有做功.故选B. 答案:B2. 有一根轻绳拴了一个物体,如图所示,若整体以加速度“向下做减速运动 时,作用在物体上的各力做功的情况是()A. 重力做正功,拉力做负功,合另做负功B. 重力做正功,拉力做负功,合力做正功C. 重力做正功,拉力做正功,合力做正功D. 重力做负功,拉力做负功,合力做正功解析:重力与位移同向,做正功,拉力与位移反向做负功,由于做减速运 动,所以物体所受合力向上,与位移反向,做负功.故选项A 正确.答案:A3. 如图所示,轻绳下悬挂一小球,在小球沿水平面做半径为R 的匀速圆周 运动转过半圈的过程中,下列关于绳对小球做功情况的叙述中正确的是()将包提起來 AA. 绳对小球没有力的作用,所以绳对小球没做功B. 绳对小球有拉力作用,但小球没发生位移,所以绳对小球没做功C. 绳对小球有沿绳方向的拉力,小球在转过半圈的过程中的位移为水平方 向的2& 所以绳对小球做了功D. 以上说法均不对解析:做功的必要条件是力和力方向上的位移.对于小球来说受到两个力: 重力G 、绳的拉力尸丁,它们的合力提供小球的向心力.根据几何知识可以知道 重力G 、绳的拉力尸丁均与小球的瞬时速度垂直,说明小球不会在这两个力的方 向上产生位移.同理可知合外力F 的方向也与速度方向垂直,不会对小球做 功.选项D 正确.答案:D4. 某人从4 m 深的水井中,将50 N 的水桶匀速提至地面,然后提着水桶 在水平地面上匀速行走了 12 m,在整个过程中,人对水桶所做的功为()A. 800 JB. 600 JC. 200 JD. -200 J解析:人在上提过程中做的功W=FL=GL = 50X4 J=200 J;而在人匀速 行走时,人对水桶不做功,故人对水桶做的功为200 J,故选C.答案:C5. 力F 大小相等,物体沿水平面运动的位移s 也相同,则F 做功最小的是解析:A 图中,拉力做功为:W=Fs\ B 图中,拉力做功为:W=Fscos 30°PT=Fscos 60° =\FS , D 图中拉力F 做功最小,故选D.答案:DB 级提能力6. (多选)某物体同时受到三个力作用而做匀减速直线运动,其中鬥与加速 度Q 的方向相同,尸2与速度0的方向相同,尸3与速度Q 的方向相反,贝!)()A.鬥对物体做正功B.已对物体做正功C.刊对物体做负功D.合外力对物体做负功= 0A B/x = 0C 4 #0 DC 图中,拉力做功为: 0=Fscos 30° ;D 图中,拉力做功为:解析:物体做匀减速直线运动,鬥与加速度Q的方向相同,与速度的方向相反,则鬥做负功,A 错.尸2与速度0的方向相同,则 鬥做正功,B 对.F 3 与速度Q 的方向相反,则尸3做负功,C 对.合力的方向与速度方向相反,则合 力做负功,D 对.答案:BCD7.如图所示,某个力F=10N 作用在半径为R=1 m 的转盘的边缘上,力F 的大小保持不变,但方向保持在任何时刻均与作用点的切线一致,则转动一周 这个力F 做的总功为(D. 10n J解析:本题中力F 的大小不变,但方向时刻都在变化,属于变力做功问题, 可以考虑把圆周分割为很多的小段来研究.当各小段的弧长足够小时,可以认 为力的方向与弧长代表的位移方向一致,故所求的总功为 W=F ・ Ns : +F-A S 3+ —=F (Asj+A S 2+A S 3+—)=F ・ 2兀人=20兀 J,选项 B 正确.答案:B&(多选)如图所示,物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带,传送 带以图示方向匀速运转,则传送带对物体做功情况可能是() A.始终不做功 B.先做负功后做正功C.先做正功后不做功D.先做负功后不做功解析:当物体刚滑上传送带时若与传送带的速度相同,则传送带对物体只 有支持力作用,传送带对物体不做功.若物体滑上传送带时的速度小于传送带 的速度,传送带先对物体做正功.若物体滑上传送带时的速度大于传送带的速 度,传送带先对物体做负功.无论物体以多大速度滑上传送带,物体最终与传 送带相对静止,传送带最后都不会再对物体做功.故A 、C 、D 均有可能.答案:ACD9. 侈选)如图所示,用恒定的拉力F 拉置于光滑水平面上的质量为m 的物 体,由静止开始运动,时间为拉力F 斜向上与水平面夹角为&=60° .如果要 使拉力做的功变为原来的4倍,在其他条件不变的情况下,可以将() A. 拉力变为2FB. 时间变为"ir A. 0C. 10 Jc.物体质量变为号D.拉力大小不变,但方向改为与水平面平行解析:本题要讨论的是恒力做功的问题,所以选择功的公式,要讨论影响做功大小的因素变化如何影响功的大小变化,比较快捷的思路是先写出功的通v 工、“,“1F COS60° 2 。
(时间:90分钟,满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分.在每小题给出的四个选项中,只有一个选项正确.选对的得4分,错选或不答的得0分)1.关于力对物体做功,下列说法正确的是( )A .滑动摩擦力对物体一定做负功B .静摩擦力对物体可能做正功C .作用力与反作用力的功代数和一定为零D .合外力对物体不做功,则物体速度一定不变解析:选B.摩擦力的方向可以和物体的运动方向相同,此时摩擦力做正功,A 错误、B 正确.作用力与反作用力可能一个做正功、一个做负功,也可能同时做正功(或负功),也可以一个做功、一个不做功,做功的代数和不一定为零,C 错误.合外力对物体不做功,物体的速度大小一定不变,方向可能变化,如匀速圆周运动,D 错误.2.汽车关闭发动机后恰能沿斜坡匀速下滑,在这个过程中( )A .汽车的机械能守恒B .汽车的动能和势能相互转化C .机械能转化为内能,总能量守恒D .机械能和内能之间没有转化解析:选C.汽车关闭发动机后,匀速下滑,重力沿斜面向下的分力与摩擦阻力平衡,摩擦力做功,汽车摩擦生热,温度升高,有部分机械能转化为内能,机械能减少,但总能量守恒.因此,选项C 正确,其他选项都错.3.(2014·温州高一检测)有报道说:我国一家厂商制作了一种特殊的手机,在电池电能耗尽时,摇晃手机,即可产生电能维持通话,摇晃过程是将机械能转化为电能;如果将该手机摇晃一次,相当于将100 g 的重物缓慢举高20 cm 所需的能量,若每秒摇两次,则摇晃手机的平均功率为(g 取10 m/s 2)( )A .0.04 WB .0.4 WC .4 WD .40 W解析:选B.摇晃手机的平均功率P =2mgh t =2×0.1×10×0.21W =0.4 W ,故B 对. 4.(2014·泉州高一检测)如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A 点自由滑下,然后在水平面上前进至B 点停下.已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为μ,滑雪者(包括滑雪板)的质量为m ,A 、B 两点间的水平距离为L .在滑雪者经过AB 段的过程中,克服摩擦力所做的功( )A .大于μmgLB .小于μmgLC .等于μmgLD .以上三种情况都有可能解析:选C.若斜坡倾角为θ,从A 点到底端斜坡长度为L ′,则滑雪者在斜坡上运动时克服摩擦力做功W f 1=μmg cos θ·L ′,滑雪者在水平面上克服摩擦力做功W f 2=μmg (L -L ′cos θ),所以滑雪者经过AB 段克服摩擦力做的总功为μmgL .5.如图所示,在竖直平面内有一半径为R 的圆弧轨道,半径OA 水平、OB 竖直,一个质量为m 的小球自A 的正上方P 点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B 时恰好对轨道没有压力.已知AP =2R ,重力加速度为g ,则小球从P 到B 的运动过程中( )A .重力做功2mgRB .机械能减少mgRC .合外力做功mgRD .克服摩擦力做功12mgR 解析:选D.小球在A 点正上方由静止释放,通过B 点时恰好对轨道没有压力,只有重力提供向心力,即:mg =m v 2/R ,得v 2=gR ,对全过程运用动能定理可得D 正确.6.如图所示,物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零,运动中无碰撞能量损失.DO 是水平面,AB 是斜面,初速度为v 0的物体从D 点出发沿DBA 滑动到顶点A 时速度刚好为零.如果斜面改为AC ,让该物体从D 点出发沿DCA 滑动到A 点时速度也刚好为零,则此时物体具有的初速度v ( )A .大于v 0B .等于v 0C .小于v 0D .决定于斜面的倾角解析:选B.设斜面的倾角为θ,则滑动摩擦力对物体所做的功为W f =-μmg ·BD -μmg cos θ·AB =-μmg ·BD -μmg ·OB =-μmg ·OD .可见,W f 与θ无关,也就是说,物体从D 点出发沿DBA 或沿DCA 滑动到A 点,滑动摩擦力对物体所做的功相同.根据动能定理,沿DBA 有W G +W f =0-12m v 20;沿DCA 有W G +W f =0-12m v 2.解得v =v 0. 7.如图,可视为质点的小球A 、B 用不可伸长的细软轻线连接,跨过固定在地面上半径为R 的光滑圆柱,A 的质量为B 的两倍.当B 位于地面时,A 恰与圆柱轴心等高.将A 由静止释放,B 上升的最大高度是( )A .2R B.5R 3C.4R 3D.2R 3解析:选C.运用机械能守恒定律:当A 下落到地面前,对AB 整体有:2mgR -mgR =12×2m v 2+12m v 2,A 落地后,对B 球有12m v 2=mgh ,解得h =R 3,即A 落地后B 还能再升高R 3,上升的最大高度为43R ,故选项C 正确,A 、B 、D 错误. 二、多项选择题(本题共5小题,每小题6分,共30分.在每小题给出的四个选项中,有多个选项正确,全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)8.如图所示,在地面上以速度v0抛出质量为m 的物体,抛出后物体落到比地面低的海平面上.若以地面为零势能面而且不计空气阻力,则( )A .物体到海平面时的重力势能为mghB .从抛出到落至海平面,重力对物体做功为mghC .物体在海平面上的动能为mgh +12m v 20D .物体在海平面上的机械能为12m v 20 解析:选BCD.物体到海平面时的重力势能为-mgh ,A 错;物体下落,重力对物体做正功,为mgh ,B 对;由动能定理得:mgh =E k -12m v 20,所以物体在海平面上的动能为mgh +12m v 20,C 对;不计空气阻力,物体的机械能守恒,物体在海平面上的机械能与在地面上的机械能相等,E =E p +E k =12m v 20,D 对. 9.(2014·邯郸高一检测)汽车从静止开始做匀加速直线运动,到最大速度时立即关闭发动机,滑行一段后停止,总共经历4 s ,其速度-时间图象如图所示.若汽车所受牵引力为F ,阻力为F f ,在这一过程中,汽车所受的牵引力做功为W 1,克服阻力所做的功为W 2,则( )A .F ∶F f =1∶3B .F ∶F f =4∶1C .W 1∶W 2=1∶4D .W 1∶W 2=1∶1解析:选BD.由动能定理:W 1-W 2=0,故W 1∶W 2=1∶1,故D 对,C 错;又W 1=Fx 1,W 2=F f x 2,由v -t 图象得:x 1x 2=14,所以F F f =x 2x 1=41,故B 对,A 错. 10.某人将原来放在地面上质量为1 kg 的物体匀加速向上提升1 m ,这时物体获得2 m/s的速度,在这个过程中(取g =10 m/s 2),以下说法正确的是( )A .手对物体做功为10 JB .合外力对物体做功为12 JC .合外力对物体做功为2 JD .物体重力势能增加了10 J解析:选CD.重力做功W G =-mgh =-1×10×1 J =-10 J ,故重力势能增加10 J ,选项D 正确.设手对物体做功为W ,由动能定理得W +W G =12m v 2=12×1×22 J =2 J ,解得W =2 J -W G =2 J -(-10 J)=12 J ,因此,选项A 、B 均错误,C 正确.11.(2014·淄博高一期中)如图所示,在粗糙斜面顶端系一弹簧,弹簧下端挂一物体,物体在A 点时处于静止状态,现用平行于斜面的向下的拉力作用于物体,第一次直接将物体缓慢拉到B 点,第二次将物体先缓慢拉到C 点然后再使其缓慢回到B 点,则在两次拉物体的过程中( )A .重力对物体做功相等B .摩擦力对物体做功相等C .弹簧的弹力对物体做功不相等D .物体与弹簧构成的系统机械能的变化量相同解析:选AD.重力做的功与路径无关,只与初末位置的竖直高度有关A 正确;摩擦力对物体做功与路径有关,两次摩擦力做功不相同,B 错误;弹簧的弹力做功取决于弹簧的形变量,两次弹力做功相同,C 错误;物体的两个过程都是缓慢过程,物体的动能没变,两个过程重力势能和弹性势能的变化量是相同的,所以物体与弹簧构成的系统机械能的变化量相同,D 正确.12.(2014·上饶高一检测)质量为m 1、m 2的两物体,静止在光滑的水平面上,质量为m 的人站在m 1上用恒力F 拉绳子,经过一段时间后,两物体的速度大小分别为v 1和v 2,位移分别为x 1和x 2,如图所示.则这段时间内此人所做的功的大小等于( )A .Fx 2B .F (x 1+x 2)C.12m 2v 22+12(m +m 1)v 21 D.12m 2v 22 解析:选BC.人做的功等于绳子对人和m 2做的功之和,即W =Fx 1+Fx 2=F (x 1+x 2),A错误,B 正确.根据动能定理知,人做的功等于人、m 1和m 2动能的增加量,所以W =12(m 1+m )v 21+12m 2v 22,C 正确,D 错误. 三、实验题(本题共1小题,共10分,按题目要求作答)13.(2014·汕头高一检测)用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律,实验所用的电源为学生电源,输出电压为6 V 的交流电和直流电两种.重物从高处由静止开始下落,重物上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点,对纸带上的点的痕迹进行测量,即能验证机械能守恒定律.(1)下面列举了该实验的几个操作步骤:A .按照图示的装置安装器材;B .将打点计时器接到电源的直流输出端上;C .用天平测量出重物的质量;D .释放悬挂纸带的夹子,同时接通电源开关打出一条纸带;E .测量打出的纸带上某些点之间的距离;F .根据测量的结果计算重物下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能.指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤,将其选项对应的字母填在下面的横线上,并说明其原因:________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________.(2)利用这个装置也可以测量重物下落的加速度a 的数值,如图所示.根据打出的纸带,选取纸带上打出的连续五个点A 、B 、C 、D 、E ,测出A 点距起始点O 的距离为x 0,点A 、C 间的距离为x 1,点C 、E 间的距离为x 2,交流电源的频率为f ,则根据这些条件计算重物下落的加速度a 的表达式为a =________.解析:(1)步骤B 是错误的,应该接到电源的交流输出端;步骤D 是错误的,应该先接通电源,待打点稳定后再释放纸带;步骤C 不必要,因为根据测量原理,重物的动能和势能中都包含了质量m ,可以约去.(2)根据匀变速直线运动规律Δx =aT 2,有a =Δx T 2=x 2-x 1(2T )2=x 2-x 14f 2. 答案:(1)BCD 原因见解析 (2)x 2-x 14f 2 四、计算题(本题共3小题,共32分.解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,有数值计算的题目,答案中必须明确写出数值和单位,只写出最后答案的不得分)14.(10分)民用航空客机的机舱一般都设有紧急出口,飞机发生意外情况着陆后,打开紧急出口的舱门,会自动生成一个由气囊构成的斜面.如图所示为某气囊斜面,机舱离底端的竖直高度AB =3.0 m ,斜面长AC =5.0 m ,斜面与水平地面CD 段间有一段小圆弧平滑连接.旅客从气囊上由静止开始滑下,其与气囊、地面间的动摩擦因数均为μ=0.55,不计空气阻力,g =10 m/s 2.求:(1)人滑到斜面底端C 时的速度大小;(2)人离开C 点后还要在地面上滑行多远才能停下.解析:(1)人从斜面顶端A 滑至底端C 的过程中,重力和摩擦力对人做了功,根据动能定理得知:mgh AB -μmg cos θ·x AC =12m v 2C(3分) 代入数值得:v C =4 m/s.(2分)(2)设人离开C 点后还要在地面上滑行的位移为x ,则根据动能定理得:-μmgx =-12m v 2C(3分) 代入数值得x =1611m ≈1.45 m .(2分) 答案:(1)4 m/s (2)1.45 m15.(10分)(2014·包头高一检测)起重机保持不变的功率P =10 kW ,将地面上质量为m =500 kg 的物体由静止向上吊起h =2 m ,并刚好达到最大速度.(g 取10 m/s 2)求:(1)这个最大速度;(2)由静止到达最大速度所用的时间t .解析:(1)当起重机的牵引力等于物体重力时,速度达到最大,由P =F v所以v max =P F =P mg=2 m/s.(4分) (2)由动能定理W 合=ΔE k 有:W F +W G =E k2-E k1,即:Pt -mgh =12m v 2max-0(4分) 所以t =mgh +12m v 2max P=1.1 s .(2分) 答案:(1)2 m/s (2)1.1 s16.(12分)(2014·宁波高一检测)如图所示,倾角为37°的粗糙斜面AB 底端与半径R =0.4 m 的光滑半圆轨道BC 平滑相连,O 为轨道圆心,BC 为圆轨道直径且处于竖直方向,A 、C 两点等高.质量m =1 kg 的滑块从A 点由静止开始下滑,恰能滑到与O 等高的D 点,(g 取10 m/s 2,sin 37°=0.6,cos 37°=0.8)(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ;(2)若使滑块能到达C 点,求滑块从A 点沿斜面滑下时的初速度v 0的最小值;(3)若滑块离开A 处的速度大小为2 6 m/s ,求滑块从C 点飞出至落到斜面上的时间t . 解析:(1)滑块从A 点到D 点的过程中,根据动能定理有mg ·(2R -R )-μmg cos 37°·2R sin 37°=0(2分) 解得:μ=12tan 37°=0.375.(1分) (2)若滑块能到达C 点,根据牛顿第二定律有 mg +F N =m v 2C R(1分) v C ≥Rg =2 m/s(1分)滑块从A 点到C 点的过程中,根据动能定理有-μmg cos 37°·2R sin 37°=12m v 2C -12m v 20(1分) v 0=v 2C +2gR ≥2 3 m/s ,所以滑块从A 点滑下时初速度的最小值为2 3 m/s.(1分)(3)由(2)可得v ′2C +2gR =v 20所以v ′C =v 20-2gR (1分)滑块离开C 点做平抛运动有x =v C ′t ,y =12gt 2(1分)tan 37°=2R -yx (1分)由以上各式联立得5t 2+3t -0.8=0(1分)解得t =0.2 s .(1分)答案:(1)0.375 (2)2 3 m/s (3)0.2 s。
2019—2020物理人教必修二第7章机械能守恒定律(期末)训练含答案必修二第七章机械能守恒定律一、选择题1、如图所示,在同一水平方向恒力F的作用下,一物体分别沿着粗糙水平面和光滑水平面从静止开始运动相同位移x,物体沿着粗糙水平地面运动位移x过程中,力F做的功和做功的平均功率分别为W1、P1.物体沿着光滑水平地面运动位移x过程中,力F做的功和做功的平均功率分别为W2、P2.则()A.W1>W2、P1>P2B.W1=W2、P1<P2C.W1<W2、P1<P2D.W1=W2、P1>P22、如图所示,一小孩和一大人都以水平的力匀速推动相同的木箱在相同的路面走同样的位移(推木箱的速度大小如图中所注),比较此过程中两人分别对木箱做功的多少( )A.大人做的功多B.小孩做的功多C.大人和小孩做的功一样多D.条件不足,无法判断3、下列实例中,动能转化为势能的是()A. 竖直上抛的正在上升的小球B. 上紧发条的玩具汽车汽车正在行驶C. 从高处下落的石块D. 从斜槽上滚下的小球4、如图所示,一根绳的两端分别固定在两座猴山的A,B处,A,B两点水平距离为16 m,竖直距离为2 m,A,B间绳长为20 m。
质量为10 kg的猴子抓住套在绳上的滑环从A处滑到B处。
以A点所在水平面为参考平面,猴子在滑行过程中重力势能最小值约为(绳处于拉直状态)( )A.-1.2×103 JB.-7.5×102 JC.-6.0×102 JD.-2.0×102 J5、如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下,然后在水平面上前进至B点停下.已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数均为μ,滑雪者(包括滑雪板)的质量为m,A、B两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段的过程中,摩擦力所做功的大小为( )A.大于μmgL B.小于μmgLC.等于μmgL D.以上三种情况都有可能6、一根质量为M的直木棒,悬挂在O点,有一只质量为m的猴子抓着木棒,如图甲所示。
第七章综合测试答案解析一、1.【答案】D【解析】行星在A 点的速度比在B 点的速度大,说明A 点为近地点,所以太阳位于E 点。
2.【答案】AC【解析】宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中会处于完全失重状态,此时宇航员仍受重力的作用,而且宇航员受到的重力正好充当向心力,故A 、C 正确,D 错误;宇航员受到的重力正好充当向心力,产生向心加速度,并不是处于平衡状态,故B 错误。
3.【答案】A 【解析】由122m m F G r=可知,向心力F 与2r 成反比,故A 正确。
4.【答案】BC【解析】物体在地面附近绕地球做匀速圆周运动的速度叫做第一宇宙速度,在地面附近发射飞行器,如果速度大于7.9 km/s ,而小于11.2 km/s ,它绕地球飞行的轨迹就不是圆,而是椭圆。
它是人造地球卫星在近地圆轨道上的运行速度,故B 正确;是绕地球做圆周运动的最大速度,故A 错误;也是卫星进入近地圆形轨道的最小发射速度,故C 正确;卫星在椭圆轨道上运行时的速度大于第一宇宙速度且小于第二宇宙速度,故D 错误。
5.【答案】BCD【解析】地球同步卫星,是相对于地面静止的,并不是处于平衡状态,这种卫星位于赤道上方某一高度的稳定轨道上,且绕地球运动的周期等于地球的自转周期,即24 h T =,离地面高度恒定,故A 错误;地球表面向心加速度229.8 m/s Gm a R==地,设同步卫星离地面高度为h ,则229.8 m/s ()Gm a R h =+地<,故B 正确;同步卫星运行轨道位于地球赤道平面上圆形轨道,与赤道平面重合,故C 正确;同步卫星在轨道上的绕行速度约3.1 km/s ,小于7.9 km/s ,故D 正确。
6.【答案】BCD【解析】根据222224m mv G m r m m r ma r T rπω====太可知,r 越大,周期越大,线速度越小,角速度越小,加速度越小,所以A 错误,B 、C 、D 正确。
姓名,年级:时间:第七章测评(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共12小题,每小题4分,共48分。
第1~8小题每个小题中只有一个选项是正确的,第9~12小题有多个选项符合题目要求,全部选对的得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)1.若物体在运动过程中受到的合外力不为零,则()A.物体的动能不可能总是不变的B。
物体的加速度一定变化C.物体的速度方向一定变化D。
物体所受合外力做的功可能为零,但合外力做的功为零,动能不变,选项A错误,D正确;合外力不为零,物体的加速度一定不为零,是否变化不能断定,选项B错误;合外力不为零,物体的速度方向可能变化,也可能不变,选项C错误。
2如图所示,一辆汽车从拱桥上的A点匀速率运动到等高的B点,以下说法中正确的是()A。
汽车所受的合外力做功不为零B。
汽车在运动过程中所受合外力为零C。
牵引力对汽车做的功等于汽车克服阻力做的功D.由于汽车速率不变,所以汽车从A点到B点过程中机械能不变A点匀速率运动到B点的过程中动能变化量为0,根据动能定理可知合外力对汽车做功为零,A错误;汽车在运动过程中做圆周运动,有向心加速度,合外力不为零,B错误;由于A、B等高,重力做功为零,又合外力做功为零,所以牵引力对汽车做的功等于汽车克服阻力做的功,C正确;由于汽车速率不变,所以汽车从A点到B点的过程中动能不变,但重力势能先增大后减小,所以机械能先增大后减小,D错误。
3如图所示,倾角为30°的斜面连接水平面,在水平面上安装半径为R的半圆竖直挡板,质量为m的小球从斜面上高为R处静止释放,到达水平面恰能贴着挡板内侧运动。
不计小球体积,不计2摩擦和机械能损失。
则小球沿挡板运动时对挡板的作用力是()A.0.5mg B 。
mgC.1。
5mg D 。
2mgmg R 2=12mv 2,F=m v 2R 得F=mg .选项B 正确。
4(2018海南卷)某大瀑布的平均水流量为5 900 m 3/s ,水的落差为50 m 。
章末复习课知识体系[答案填写]①W为正②W=0③W为负④12m v2⑤mgh⑥初、末位置⑦12m v22-12m v21主题一动能定理在多过程中的应用1.分段应用动能定理时,将复杂的过程分割成一个个子过程,对每个子过程的做功情况和初、末动能进行分析,然后针对每个子过程应用动能定理列式,然后联立求解.2.全程应用动能定理时,分析整个过程中出现过的各力的做功情况,分析每个力的做功,确定整个过程中合外力做的总功,然后确定整个过程的初、末动能,针对整个过程利用动能定理列式求解.当题目不涉及中间量时,选择全程应用动能定理更简单、更方便.【例1】如图所示,MNP为竖直面内一固定轨道,其圆弧段MN与水平段NP相切于N,P端固定一竖直挡板.M相对于N的高度为h,NP长度为s.一物块从M端由静止开始沿轨道下滑,与挡板发生一次完全弹性碰撞(碰撞后物块速度大小不变,方向相反)后停止在水平轨道上某处.若在MN段的摩擦可忽略不计,物块与NP段轨道间的动摩擦因数为μ,求物块停止的地方距N点的距离的可能值.解析:设物块的质量为m ,在水平轨道上滑行的总路程为s ′,则物块从开始下滑到停止在水平轨道上的过程中,由动能定理得mgh -μmgs ′=0.解得s ′=hμ.第一种可能:物块与挡板碰撞后,在到达N 前停止,则物块停止的位置距N 点的距离d =2s -s ′=2s -hμ.第二种可能:物块与挡板碰撞后,可再一次滑上光滑圆弧轨道,然后滑下,在水平轨道上停止,则物块停止的位置距N 点的距离为d =s ′-2s =hμ-2s .所以物块停止的位置距N 点的距离可能为2s -h μ或hμ-2s .答案:2s -hμ或hμ-2s针对训练1.如图所示,质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落,落到地面进入沙坑h10停止,则:(1)钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍?(2)若让钢珠进入沙坑h8,则钢珠开始时的动能应为多少(设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变)?解析:(1)取钢珠为研究对象,对它的整个运动过程,由动能定理得W=W F+W G=ΔE k=0.则重力的功W G=1110mgh,阻力的功W F=-110F f h ,代入得1110mgh -110F f h =0,故有F fmg =11,即所求倍数为11.(2)设钢珠开始时的动能为E k ,则对钢珠的整个运动过程,由动能定理得W =W F +W G =ΔE k ,进一步展开为9mgh 8-F f h8=-E k ,得E k =mgh4. 答案:(1)11 (2)mgh4主题二 功能关系的理解和应用1.几种常见功能关系的理解.(1)明确研究对象,研究对象是一个物体或是几个物体组成的系统.(2)隔离研究对象,分析哪些力对它做功,它的哪些能量发生变化.(3)根据能量的变化类型确定用哪一类功能关系去求解.(4)根据相应的功能关系列方程、求解.【例2】如图所示,在光滑水平地面上放置质量M=2 kg的长木板,木板上表面与固定的光滑弧面相切.一质量m=1 kg的小滑块自弧面上高h处由静止自由滑下,在木板上滑行t=1 s后,滑块和木板以共同速度v=1 m/s匀速运动,g取10 m/s2.求:(1)滑块与木板间的摩擦力大小F f;(2)滑块下滑的高度h;(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q.解析:(1)对木板:F f=Ma1,由运动学公式,有v =a 1t , 解得F f =2 N.(2)对滑块:-F f =ma 2.设滑块滑上木板时的速度是v 0, 则v -v 0=a 2t ,v 0=3 m/s.由机械能守恒定律有mgh =12m v 20,h =v 202g =322×10m =0.45 m.(3)根据功能关系有:Q =12m v 20-12(M +m )v 2=12×1×32J -12×(1+2)×12 J =3 J.答案:(1)2 N (2)0.45 m (3)3 J针对训练2.(2014·广东卷)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图,图中①和②为楔块,③和④为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦.在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中( )A.缓冲器的机械能守恒B.摩擦力做功消耗机械能C.垫板的动能全部转化为内能D.弹簧的弹性势能全部转化为动能解析:在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中,有摩擦力做功,消耗机械能,缓冲器的机械能不守恒,A项错误、B项正确;在弹簧压缩的过程中,有部分动能转化成了弹簧的弹性势能,并没有全部转化为内能,C项错误;在弹簧压缩的过程中,是部分动能转化成了弹簧的弹性势能,而不是弹簧的弹性势能全部转化为动能,D项错误.答案:B【统揽考情】本章的基本概念和基本规律较多,体现了利用功能观点分析问题的思路,该部分内容是高考的重点和热点.既有本章的单独考查,也有与电场、磁场的综合考查.高考命题的热点主要集中在动能定理的综合应用上,功能关系的综合应用每年必考,并且分值较多,大约在20分.高考题型有选择题,有综合计算题,也有实验题.【真题例析】(2015·课标全国Ⅱ卷)(多选)如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上,a、b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动.不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g,则()A.a落地前,轻杆对b一直做正功B.a落地时速度大小为2ghC.a下落过程中,其加速度大小始终不大于gD.a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg 解析:选b滑块为研究对象,b滑块的初速度为零,当a滑块落地时,a滑块没有在水平方向上的分速度,所以b滑块的末速度也为零,由此可得b滑块速度是先增大再减小,当b滑块速度减小时,轻杆对b一直做负功,A项错误;当a滑块落地时,b滑块的速度为零,由机械能守恒定律,可得a落地时速度大小为2gh,B项正确;当b 滑块速度减小时,轻杆对a、b都表现为拉力,拉力在竖直方向上有分力与a的重力合成,其加速度大小大于g,C项错误;a的机械能先减小再增大,当a的机械能最小时,轻杆对a、b的作用力均为零,故此时b对地面的压力大小为mg,D项正确.答案:BD针对训练(2014·课标全国Ⅱ卷)一物体静止在粗糙水平地面上,现用一大小为F 1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v ,若将水平拉力的大小改为F 2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v ,对于上述两个过程,用W F 1、W F 2分别表示拉力F 1、F 2所做的功,W f 1、W f 2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则( )A .W F 2>4W F 1,W f 2>2W f 1B .W F 2>4W F 1,W f 2=2W f 1C .W F 2<4W F 1,W f 2=2W f 1D .W F 2<4W F 1,W f 2<2W f 1解析:根据x =v 2t 和W f =μmgx 可判断,两次克服摩擦力所做的功W f 2=2W f 1.由动能定理得W F 1-W f 1=12m v 2和W F 2-W f 2=12m (2v )2,整理可判断W F 2<4W F 1,故选项C 正确.答案:C1.(2015·四川卷)在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出,不计空气阻力,则落在同一水平地面时的速度大小()A.一样大B.水平抛的最大C.斜向上抛的最大D.斜向下抛的最大解析:不计空气阻力的抛体运动,机械能守恒.故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时,物体速度的大小相等.故只有选项A正确.答案:A2.(2015·福建卷)如图,在竖直平面内,滑道ABC关于B点对称,且A、B、C三点在同一水平线上.若小滑块第一次由A滑到C,所用的时间为t1,第二次由C滑到A,所用的时间为t2,小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行,小滑块与滑道的动摩擦因数恒定,则()A.t1<t2B.t1=t2C.t1>t2D.无法比较t1、t2的大小解析:在AB段,根据牛顿第二定律mg-F N=m v2R,速度越大,滑块受支持力越小,摩擦力就越小,在BC段,根据牛顿第二定律F N-mg=m v2R,速度越大,滑块受支持力越大,摩擦力就越大,由题意知从A运动到C相比从C到A,在AB段速度较大,在BC段速度较小,所以从A到C运动过程受摩擦力较小,用时短,所以A正确.答案:A3.(多选)(2015·浙江卷)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3.0×104kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105 N;弹射器有效作用长度为100 m,推力恒定.要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则()A.弹射器的推力大小为1.1×106 NB .弹射器对舰载机所做的功为1.1×108 JC .弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107 WD .舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s 2解析:由题可知,舰载机弹射过程的加速度为a =v 22x =8022×100 m/s 2=32 m/s 2,D 项正确;根据牛顿第二定律,0.8(F 发+F 弹)=ma ,求得弹射器的推力大小F 弹=1.1×106 N ,A 项正确;弹射器对舰载机做的功为W =1.1×106×100 J =1.1×108 J ,B 项正确;弹射过程的时间t =v a =8032 s =2.5 s ,弹射器做功的平均功率P =W t=4.4×107 W ,C 项错误.答案:ABD4.(2015·天津卷)如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m 的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态,现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L ,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L (未超过弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中( )A.圆环的机械能守恒B.弹簧弹性势能变化了3mgLC.圆环下滑到最大距离时,所受合力为零D.圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变解析:圆环下滑过程中,圆环动能、重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变,故选项A、D错误;圆环从最高点(动能为零)到最低点(动能为零),重力势能减少了mg(2L)2-L2=3mgL, 根据机械能守恒,弹簧弹性势能增加了3mgL,故选项B正确;圆环由静止开始下滑到圆环下滑到最大距离过程中,先加速后减速,下滑到最大距离时,所受合力不为零,故选项C错误.答案:B5.(2015·福建卷)如图,质量为M的小车静止在光滑水平面上,小车AB段是半径为R的四分之一光滑圆弧轨道,BC段是长为L的粗糙水平轨道,两段轨道相切于B点.一质量为m的滑块在小车上从A点由静止开始沿轨道滑下,重力加速度为g.(1)若固定小车,求滑块运动过程中对小车的最大压力.(2)若不固定小车,滑块仍从A 点由静止下滑,然后滑入BC 轨道,最后从C 点滑出小车.已知滑块质量m =M 2,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍,滑块与轨道BC 间的动摩擦因数为μ,求:①滑块运动过程中,小车的最大速度大小v m ;②滑块从B 到C 运动过程中,小车的位移大小s .解析:(1)由于圆弧轨道光滑,滑块下滑过程机械能守恒,有mgR =12m v 2B . 滑块在B 点处,对小车的压力最大,由牛顿第二定律有N -mg =m v 2B R. 解得N =3mg .据牛顿第三定律可知N ′=3mg .(2)①滑块滑到B 处时小车和滑块速度达到最大,由机械能守恒定律有mgR=12m(2v m)2+12M v2m,解得v m=gR3.②设滑块的位移为s1,由于任一时刻滑块水平分速度是小车速度的2倍,因此有2s=s1,且s+s1=L,解得小车的位移大小s=L3.答案:(1)3mg(2)①gR3②L3。
第七章 机械能守恒定律第三节 功率A 级 抓基础1.关于功率公式P =W t和P =F v 的说法正确的是( ) A .由P =W t知,只要知道W 和t 就可求出任意时刻的功率 B .由P =F v 只能求某一时刻的瞬时功率C .从P =F v 知汽车的功率与它的速度成正比D .从P =F v 知当汽车发动机功率一定时,牵引力与速度成反比解析:P =W t是对应一段时间内的功率,是平均功率,故选项A 错误.在P =F v 中,若v 为平均速度,则P 为平均功率,若v 为瞬时速度,则P 为瞬时功率,故选项B 错误.当F 一定时,P 与v 成正比,故选项C 错误.当P 一定时,F 与v 成反比,故选项D 正确.答案:D2.质量为m 的物体,自高为h 、倾角为θ的光滑斜面顶端由静止滑下,经历时间t 到达斜面底端,到达斜面底端时的速度为v .物体刚滑到斜面底端时,重力做功的功率是( )A .mg vB .mg v sin θC .mg v cos θD .mg v tan θ解析:物体滑至斜面底端时重力做功的功率为P G =mg v y =mg v sin θ,故B 对.答案:B3.如图所示,质量为m 的物体放在光滑的水平面上,两次用力拉物体,都是从静止开始,以相同的加速度移动同样的距离,第一次拉力F 1的方向水平,第二次拉力F 2的方向与水平方向成α角斜向上,在此过程中,两力的平均功率为P 1和P 2,则( )A .P 1<P 2B .P 1=P 2C .P 1>P 2D .无法判断解析:两次拉力作用下,物体都从静止开始,以相同的加速度移动同样的距离,则物体两次运动时间相同.由牛顿第二定律知,F 1=F 2cos α,又因为W =Fl cos α,故W 1=W 2,做功的时间又相同,平均功率相同,故选项B 正确.答案:B4.雨滴在空中运动时所受阻力与其速度的平方成正比,若有两个雨滴从高空中落下,其质量分别为m 1、m 2,落至地面前均已做匀速直线运动,则其重力的功率之比为( )A .m 1∶m 2 B.m 1∶m 2 C.m 21∶m 22 D.m 31∶m 32解析:当重力与阻力相等时,雨滴做匀速直线运动,此时重力的功率P =mg v ,而mg =F f =k v 2,则P =mg ·mg k ,所以:P 1P 2=m 1g m 1g m 2g m 2g =m 31m 32,故D 正确. 答案:D5.某车以相同的功率在两种不同的水平路面上行驶,受到的阻力分别为车重的k 1和k 2倍,最大速率分别为v 1和v 2,则( )A .v 2=k 1v 1B .v 2=k 1k 2v 1C .v 2=k 2k 1v 1D .v 2=k 2v 1解析:汽车的阻力分别为f 1=k 1mg ,f 2=k 2mg ,当汽车以相同功率启动达到最大速度时,有F =f ,故由P =F v 可知最大速度v =P F=P f ,则v 1v 2=f 2f 1=k 2k 1,有v 2=k 1k 2v 1,故选B. 答案:B6.一个质量为m 的小球做自由落体运动,那么,在前t 时间内重力对它做功的平均功率P 及在t 时刻重力做功的瞬时功率P 分别为( )A .— P =mg 2t 2,P =12mg 2t 2 B .— P =mg 2t 2,P =mg 2t 2C .— P =12mg 2t ,P =mg 2t D .— P=mg 2t ,P =2mg 2t 解析:前t 时间内重力做功的平均功率— P =W t =mg ·12gt 2t =12mg 2t ;t 时刻重力做功的瞬时功率P =F v =mg ·gt =mg 2t ,故选项C 正确.答案:CB 级 提能力7.将质量为m的物体置于光滑的水平面上,用水平恒力F作用于m上,使之在光滑的水平面上沿力F的方向移动距离s,此过程中恒力F做功为W1,平均功率为P1,再将另一质量为M(M>m)的物体静置于粗糙水平面上,用该水平恒力F作用其上,使之在粗糙的水平面上沿力F的方向移动同样距离s,此过程中恒力F做功为W2,平均功率为P2.则两次恒力F做功和平均功率的关系分别是()A.W1>W2,P1>P2B.W1<W2,P1<P2C.W1=W2,P1>P2D.W1=W2,P1<P2解析:两次水平恒力相等,位移相等,根据W=Fs知,恒力F 所做的功相等.在光滑水平面上运动的加速度大,根据位移时间公式知,在光滑水平面上的运动时间短,根据P=W知,P1>P2,故C正t确,A、B、D错误.答案:C8.放在水平地面上的物体受到水平拉力的作用,在0~6 s内其速度与时间图象和拉力的功率与时间图象分别如图甲和图乙所示,则物体的质量为(g取10 m/s2)()图甲图乙A.53kgB.109kgC.35kgD.910kg 解析:由P =F · v 及当v =6 m/s 时P =30 W ,可得F =5 N.由P =10 W ,v =6 m/s ,得F f =P v =53N , 由牛顿第二定律得F -F f =ma ,而a =3 m/s 2,可求得m =109 kg ,B 正确.答案:B9.如图所示,水平地面上有一木箱,木箱与地面间的动摩擦因数为μ,木箱在与水平夹角为θ的拉力F 作用下做匀速直线运动.在θ从0逐渐增大到90°的过程中,木箱的速度始终保持不变.则拉力F 的功率( )A .一直增大B .一直减小C .先减小后增大D .先增大后减小解析:对物体受力分析如图:因为物体匀速运动,水平竖直方向均受力平衡:水平方向:F cos θ=μ(mg -F sin θ).①竖直方向:F N +F sin θ=mg ,②f =μF N =F cos θ,③θ从0逐渐增大到90°的过程中,由于支持力逐渐减小,故摩擦力逐渐减小,故F 在水平方向的分力减小,由P =F v cos θ=f v ,可得拉力F 的功率一直减小.故A 、C 、D 错误,B 正确.故选B.答案:B10.质量为m 的物体静止在光滑水平面上,从t =0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F 与时间t 的关系如图所示,力的方向保持不变,则( )A .3t 0时刻的瞬时功率为5F 20t 02mB .3t 0时刻的瞬时功率为15F 20t 0mC .在t =0到3t 0这段时间内,水平力的平均功率为23F 20t 04mD .在t =0到3t 0这段时间内,水平力的平均功率为25F 20t 012m解析:0~2t 0时间内,物体的加速度a 1=F 0m ,位移x 1=12a 1(2t 0)2=2F 0t 20m ,2t 0时刻的速度v 1=a 1·2t 0=2F 0t 0m;2t 0~3t 0时间内,物体的加速度a 2=3F 0m ,位移x 2=v 1t 0+12a 2t 20=7F 0t 202m,3t 0时刻的速度v 2=v 1+a 2t 0=5F 0t 0m .所以3t 0时刻的瞬时功率P =3F 0v 2=15F 20t 0m,选项A 错误,B 正确;0~3t 0时间内的平均功率P =W t =F 0x 1+3F 0x 23t 0=25F 20t 06m,选项C 、D 错误.答案:B11.汽车的质量为4×103 kg ,额定功率为30 kW ,运动中阻力大小恒为车重的0.1倍.汽车在水平路面上从静止开始以8×103 N 的牵引力出发(g 取10 m/s 2).求:(1)汽车所能达到的最大速度v m ;(2)汽车能保持匀加速运动的最长时间t m ;(3)汽车加速度为0.6 m/s 2时的速度v ;(4)在匀加速运动的过程中发动机做的功W .解析:(1)汽车在水平路面上匀速行驶时,此时达到最大速度,汽车的功率达到额定功率P 额,则有F 牵=F 阻,P 额=F牵v m =F 阻v m ,所以v m =P 额F 阻,代入数据得v m =7.5 m/s. (2)当汽车以恒定的牵引力启动,即以加速度a 匀加速启动,根据牛顿第二定律可得:F 牵-F 阻=ma ,又由v =at 知汽车的速度不断增加,所以可得:汽车的输出功率将不断增大,当P 出=P 额时,汽车功率不再增加,此时汽车的匀加速运动将结束,设速度为v t ,则有P 额=F 牵v t =F 牵at m ,t m =P 额F 牵a =P 额F 牵F 牵-F 阻m,代入数据可解得t m=3.75 s.(3)汽车的加速度为0.6 m/s 2时的牵引力F ′=F 阻+ma ′,代入数据可解得F ′=6.4×103 N <8×103 N.说明匀加速运动过程已经结束,此时汽车的功率为P 额,所以由P 额=F 牵v 可得v =P 额F ′=30×1036.4×103 m/s =4.7 m/s. (4)汽车在匀加速运动过程中,发动机做的功,也就是牵引力所做的功为W =F 牵x m =12F 牵F 牵-F 阻m t 2m . 代入数据可得W =5.6×104 J.答案:(1)7.5 m/s (2)3.75 s (3)4.7 m/s (4)5.6×104 J。
第七章测评(时间:75分钟 满分:100分)一、单项选择题(本题共7小题,每小题4分,共28分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)1.(2021河北衡水月考)下列说法正确的是( )A.由开普勒第一定律可知,所有行星都在同一椭圆轨道上绕太阳运动B.由F=Gm 1m2r 2可知,当r 趋于零时万有引力趋于无限大C.引力常量G=6.67×10-11N·m 2/kg 2,是由英国物理学家卡文迪什利用扭秤实验测出的D.由开普勒第三定律可知,所有行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等,即a 3T 2=k ,其中k 与行星有关,所有行星各自绕太阳运行的轨道为椭圆,太阳在椭圆的一个焦点上,所以各行星不在同一椭圆轨道上,故A 错误;万有引力定律的研究对象是质点,当物体间距离趋于零时物体不能被视为质点,万有引力定律不再适用,故B 错误;引力常量G=6.67×10-11N·m 2/kg 2,是由卡文迪什利用扭秤实验测出的,故C 正确;由开普勒第三定律可知,所有绕同一中心天体运行的行星轨道半长轴的三次方与公转周期的二次方的比值都相等,即a 3T 2=k ,其中k 与中心天体有关,与行星无关,故D 错误。
2.(2021山东日照模拟)2020年7月23日,中国首次火星探测任务天问一号探测器发射成功,已知火星的质量约为地球质量的19,火星的半径约为地球半径的12。
下列关于火星探测器的说法正确的是(选项中的宇宙速度均指地球的)( ) A.发射速度只要大于第一宇宙速度即可 B.发射速度只有达到第三宇宙速度才可以C.发射速度应大于第二宇宙速度,小于第三宇宙速度D.火星探测器环绕火星运行的最大速度约为第一宇宙速度的13,可知选项A 、B 错误,选项C 正确;已知m 火=m地9,R 火=R地2,则v 火∶v 地=√Gm火R 火∶√Gm地R 地=√2∶3,选项D 错误。
机械能守恒定律复习测试题一、选择题(共10小题,每小题6分,共60分)1.下列关于做功的说法正确的是( )A.力对物体做功越多,说明物体的位移一定越大B.静摩擦力总是做正功,滑动摩擦力总是做负功C.作用力做正功,反作用力就一定做负功D.一个质点受到一对平衡力做功的代数和为零2.下列关于能量的说法中正确的是( )A.能量的概念是牛顿最早提出来的B.能量有不同的表现形式,并可以相互转化,但总量不变C.伽利略的理想斜面实验体现出能量是守恒的D.能量的单位是焦耳,功的单位是瓦特3.冲击钻是一种打孔的工具,工作时,钻头在电动机带动下不断地冲击墙壁打出圆孔。
冲击钻在工作的过程中( )A.有电能和机械能、内能的转化B.只有电能和机械能的转化C.只有电能和内能的转化D.只有机械能和内能的转化4.有报道说:我国一家厂商制作了一种特殊的手机,在电池电能耗尽时,摇晃手机,即可产生电能维持通话,摇晃过程是将机械能转化为电能。
如果将该手机摇晃一次,相当于将100g的重物缓慢举高20cm所需的能量,若每秒摇两次,取g=10m/s2,则摇晃手机的平均功率为( )A.0.04WB.0.4WC.4WD.40W5.如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的光滑半圆形导轨在B点相接,半圆形导轨的半径为R。
一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放,在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧,之后继续运动恰能到达C点,则下列说法中正确的有( )A.压缩弹簧时储存的弹性势能为2mgRB.物体从A到B做加速度逐渐减小的加速运动C.物体运动到B点时对轨道的压力为5mgD.物体落在水平面上距B点的距离为2R6.竖直上抛一球,球又落回原处,已知空气阻力的大小正比于球的速度,则以下说法中正确的有( )A.上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功B.上升过程中克服重力做的功小于下降过程中重力做的功C.上升过程中克服重力做功的平均功率大于下降过程中重力做功的平均功率D.上升过程中克服重力做功的平均功率等于下降过程中重力做功的平均功率7.轻质弹簧竖直放在地面上,物块P 的质量为m ,与弹簧连在一起保持静止。
第七章章末复习一、单项选择题1、下列关于力做功的说法中正确的是()A.人用300 N的力将足球踢出,球在空中飞行40 m,人对足球做功1200 JB.人用力推物体,但物体未被推动,人对物体做功为零C.物体竖直上升时,重力不做功D.只有恒力才能做功,变力不能做功2、[2019·大连三中月考]如图所示,下列说法正确的是(所有情况均不计摩擦、空气阻力以及滑轮质量)()A.甲图中,火箭升空的过程中,若匀速升空机械能守恒,若加速升空机械能不守恒B.乙图中,物块在外力F的作用下匀速上滑,物块的机械能守恒C.丙图中,物块A以一定的初速度将弹簧压缩的过程中,物块A的机械能守恒D.丁图中,物块A加速下落,物块B加速上升的过程中,A、B系统机械能守恒3、[2019·吉林十二中期中]测定运动员体能的一种装置如图所示,运动员质量为m1,绳拴在其腰间沿水平方向跨过定滑轮(不计滑轮质量及摩擦)悬挂一个质量为m2的重物,人用力蹬传送带而人的重心不动,使传送带以速率v匀速向右运动.下面是关于人对传送带做功的四种说法,其中正确的是(g为重力加速度) ()A.人对传送带不做功B.人对传送带做负功C.人对传送带做功的功率为m2gvD.人对传送带做功的功率为(m1+m2)gv4、[2018·福建武平月考]质量为1 kg的物体以某一速度在水平面上滑行,由于摩擦阻力的作用,其动能随位移变化的图线如图所示,g取10 m/s2,则下列说法正确的是 ()A.物体与水平面间的动摩擦因数为0.15B.物体与水平面间的动摩擦因数为0.2C.物体滑行的总时间为4.0 sD.物体滑行的总时间为2.5 s5、质量为m的汽车启动后沿平直路面行驶,如果发动机的功率恒为P,行驶过程中受到的阻力大小一定,汽车速度能够达到的最大值为v,那么当汽车的速度为时,汽车的瞬时加速度为()A.B.C.D.6、一个滑块从如图C3-4所示的圆弧形轨道上的A点由静止开始滑下,由于轨道不光滑,它仅能滑到B点,而返回后又仅能滑到C点.若A、B两点的高度差为h1,B、C两点的高度差为h,必有()2图C3-4A.h1=h2B.h1<h2C.h1>h2D.条件不足,无法判断7、10个同样的木块放在水平地面上,每个木块的质量m=0.4 kg,长度L=0.5 m,它们与地面之间的动摩擦因数μ2=0.1,在左方第一个木块上放一质量M=1 kg的小铅块(视为质点),它与木块间的动摩擦因数μ1=0.2,如图C3-5所示.现给铅块一向右的初速度v0=5 m/s,使其在木块上滑行,g取10 m/s2,则铅块开始带动木块运动时铅块的速度为()图C3-5A. m/sB. m/sC.3 m/sD. m/s8、一物体仅受重力和竖直向上的拉力作用,沿竖直方向向上做减速运动.此过程中物体速度的二次方v2和上升高度h的关系如图C3-6所示.若取h=0处为重力势能等于零的参考平面,则此过程中物体的机械能E随高度h变化的图像可能正确的是图C3-7中的()图C3-6图C3-7一、多项选择题9、[2019·苏州沙洲中学期中]如图C3-8所示,人坐在滑板上从斜坡的A点由静止开始滑下,滑到斜坡底端B点后沿水平地面滑行一段距离后在C点停下来.已知人和滑板总质量为m,滑板与斜坡和水平地面间的动摩擦因数相同,A点距水平地面的高度为h,重力加速度大小为g,则()图C3-8A.人和滑板从A运动到C的过程克服摩擦力做功mghB.用与速度方向平行的力把人和滑板由C推回到A,推力最少要做功2mghC.若仅增大斜坡的倾角而其他不变,人从A点由静止滑下后将停在C点的左侧D.若仅增大斜坡的倾角而其他不变,人从A点由静止滑下后将停在C点的右侧10、地球绕太阳沿椭圆轨道运动,如图所示,当地球位于近日点A时,受到的万有引力为F A,运行速度为v A,具有的机械能为E A;当地球位于远日点B时,受到的万有引力为F B,运行速度为v B,具有的机械能为E B.以下判断正确的是()A.F A<F BB.v A>v BC.E A=E BD.地球从A处运动到B处,万有引力对地球不做功11、[2018·福建厦门月考]如图所示,轻质弹簧的一端与固定的竖直板P拴接,另一端与物体A相连,物体A静止于光滑水平桌面上,A右端连接一细线,细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连.开始时用手托住B,让细线恰好伸直,然后由静止释放B,直至B获得最大速度.下列有关该过程的分析正确的是()A.B物体的机械能一直减小B.B物体机械能的改变量等于它所受重力与拉力做功之和C.B物体机械能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量D.细线拉力对A做的功等于A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量12、[2019·邯郸一中期中]如图所示,质量m=2 kg的小球(可视为质点)以v0=3 m/s的初速度从P点水平飞出,然后从A点以5 m/s的速度沿切线方向进入圆弧轨道运动,最后小球恰好能通过轨道的最高点C.B为轨道的最低点,C点与P点等高,A点与D点等高,轨道各处动摩擦因数相同,圆弧AB对应的圆心角θ=53°,已知sin 53°=0.8,cos 53°=0.6,不计空气阻力,g取10 m/s2.则 ()A.轨道半径R为0.5 mB.小球到达C点时速度大小为 m/sC.小球从A到B和从B到D两过程克服摩擦力做功相同D.沿圆弧轨道运动过程小球克服摩擦力做功为4 J三、计算题13、(10分)运动员把质量为500 g的足球踢出后,足球上升的最大高度是10 m,在最高点的速度为20 m/s.不计空气阻力,以最高点所在水平面为零势能面,g取10 m/s2.求:(1)足球踢出时的重力势能;(2)足球从最高点落到地面的时间;(3)运动员踢球时对足球所做的功.14、(12分)[2019·江苏盐城中学月考]如图C3-16是翻滚过山车的模型,光滑的竖直圆轨道半径R=2 m,入口的平直轨道AC和出口的平直轨道CD均是粗糙的,质量m=2 kg的小车与水平轨道之间的动摩擦因数均为μ=0.5,加速路段AB的长度l=3 m,小车从A点由静止开始受到水平拉力F=60 N的作用,在B点撤去拉力,g 取10 m/s2.(1)要使小车恰好通过圆轨道的最高点,求小车在C点的速度大小;(2)满足第(1)问的条件下,求小车能沿着出口平直轨道CD滑行的最大距离;(3)要使小车不脱离轨道,求平直轨道BC段的长度范围.答案(附精品解析)1.B[解析] 人用300 N的力踢足球做的功等于足球增加的机械能,根据提供的数据无法计算出,选项A错误;人用力推物体,物体未动,位移为零,人对物体做功为零,选项B正确;物体竖直上升时,重力做负功,选项C错误;恒力和变力都可以做功,选项D错误.2.D[解析] 甲图中,不论是匀速还是加速上升,由于推力对火箭做功,火箭的机械能不守恒,是增加的,故A错误;物块匀速上滑,动能不变,重力势能增加,则机械能必定增加,故B错误;在物块A压缩弹簧的过程中,弹簧和物块A组成的系统,只有重力和弹力做功,系统机械能守恒,由于弹性势能增加,则A的机械能减小,故C错误;对A、B组成的系统,只有重力做功,系统机械能守恒,故D正确.3.C[解析] 人对传送带有压力和向右的摩擦力,压力与传送带速度方向垂直,不做功,而摩擦力做正功,故人对传送带做正功,故A、B错误;质量为m2的重物保持静止,故拉力T=m2g,人的重心不动,则人处于平衡状态,绳对人的拉力和人与传送带间的摩擦力大小相等,故摩擦力f=m2g,故人对传送带做功的功率为P=fv=m2gv,故C正确,D错误.4.C[解析] 由图像可知,该过程中初动能E k1=50 J,末动能E k2=0 J,位移x=20 m,由E k1=m=50 J,得初速度v1=10 m/s,由动能定理得E k2-E k1=-fx,又知f=μmg,解得μ=0.25,故A、B错误;物体的加速度a==μg=0.25×10 m/s2=2.5 m/s2,故滑行的总时间t== s=4 s,故C正确,D错误.5.C[解析] 汽车速度达到最大后将匀速行驶,由平衡条件有F1=f,且P=F1v,当汽车的速度为时,有P=F2·,根据牛顿第二定律有F2-f=ma,联立可得a=,选项C正确.6.C[解析] 对A→B过程,由动能定理得mgh1-W f1=0,对B→C过程,由动能定理得mgh2-Wf2=0,即mgh1-Wf1=mgh2-Wf2,由于W f1>W f2,所以h1>h2,C正确.7.C[解析] 当μ1Mg>μ2(M+nm)g时,下面的木块开始运动,解得n<2.5,则铅块在第9个木块上时,木块开始运动,此时铅块运动的位移x=8L=4 m,由动能定理得-μ1Mgx=M(v2-),解得v=3 m/s,选项C正确.8.D[解析] 由v2-h图像可得,物体做匀减速运动,故拉力恒定,由功能关系可知,恒定拉力做的功等于机械能的变化量,因拉力做正功,故机械能增大,且E-h图像的斜率表示拉力,故斜率恒定,选项D正确.9.ABD[解析] 从A到C的过程中只有重力和摩擦力做功,设克服摩擦力做的功为W,由动能定理可得mgh-W=0-0,所以W=mgh,故A正确;设用与速度方向平行的力把人和滑板由C推回到A,推力做功为W',在推回A的过程中推力做正功,重力与摩擦力做负功,则推力恰好将人和滑板由C推回到A时,有W'-mgh-W=0-0,所以W'=2mgh,故B正确;设A、B间距为l1,在水平地面上滑行的距离为l2,由动能定理得mgh-μmgl1cos θ-μmgl2=0-0,仅增大斜坡的倾角而其他不变,则cos θ减小,l2增大,人从A点由静止滑下后将停在C点的右侧,故C错误,D正确.10.BC[解析] 由万有引力定律F=,可得F A>F B,选项A错误;地球从A处运动到B处,万有引力对地球做负功,由动能定理可知,速度减小,选项B正确,选项D 错误;运动过程中只有万有引力做功,故机械能守恒,选项C正确.11.AD[解析] 机械能的增量等于系统除重力和弹簧弹力之外的力所做的功,从开始到B速度达到最大的过程中,细线拉力对B一直做负功,所以B的机械能一直减小,故A正确;根据动能定理可知,B物体动能的增量等于它所受重力与拉力做功之和,故B错误;整个系统中,根据功能关系可知,B减少的机械能转化为A的机械能以及弹簧的弹性势能,故B物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量,故C错误;系统机械能的增量等于系统除重力和弹簧弹力之外的力所做的功,A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线拉力对A做的功,故D正确.12.ABD[解析] 小球从P到A做平抛运动,在A点,有v y=v0tan θ=3× m/s=4 m/s,由平抛运动的规律有2gR(1+cos θ)=,解得R=0.5 m,故A正确;在C点,由mg=m,得v C= m/s,故B正确;小球从A到B和从B到D两过程中,经过相同高度的位置时小球从A到B的速度较大,向心力大,轨道的支持力大,则小球所受的摩擦力大,所以小球从A到B的过程克服摩擦力做功较多,故C错误;小球经过A点的速度为vA==5 m/s,从A到C的过程,由动能定理得-mgR(1+cosθ)-Wf =m-m,解得Wf=4 J,故D正确.13.(1)-50 J(2) s(3)150 J[解析] (1)以最高点所在水平面为零势能面,则E p=-mgh=-50 J.(2)由h=gt2解得t= s.(3)由能量守恒定律得W=mgh+mv2=150 J.14.(1)10 m/s(2)10 m(3)x BC≤5 m或x BC≥11 m[解析] (1)若小车恰好通过最高点,则有mg=由C点到最高点满足机械能守恒定律,有m=mg·2R+m解得v C=10 m/s.(2)小车由最高点滑下到最终停在轨道CD上,由动能定理有mg·2R-μmgx=0-m联立解得x=10 m.(3)小车经过C点的速度v C≥10 m/s就能做完整的圆周运动,小车由A到C由动能定理得Fl-μmg(l+x BC)=m解得x BC≤5 m小车沿圆轨道上升的高度h≤R=2 m时,小车返回而不会脱离轨道, 由动能定理有Fl-μmg(l+x BC)-mgh=0解得x BC≥11 m综上可得,x BC≤5 m或x BC≥11 m时,小车不脱离轨道.。
章末复习课
知识体系
[答案填写] ①W为正②W=0 ③W为负④1
2
mv2⑤mgh⑥
初、末位置⑦1
2
mv22-
1
2
mv21
主题一动能定理在多过程中的应用
1.分段应用动能定理时,将复杂的过程分割成一个个子过程,对每个子过程的做功情况和初、末动能进行分析,然后针对每个子过程应用动能定理列式,然后联立求解.
2.全程应用动能定理时,分析整个过程中出现过的各力的做功情况,分析每个力的做功,确定整个过程中合外力做的总功,然后确定整个过程的初、末动能,针对整个过程利用动能定理列式求解.
当题目不涉及中间量时,选择全程应用动能定理更简单、更方便.
【例1】如图所示,MNP为竖直面内一固定轨道,其圆弧段MN 与水平段NP相切于N,P端固定一竖直挡板.M相对于N的高度为h,NP长度为s.一物块从M端由静止开始沿轨道下滑,与挡板发生一次完全弹性碰撞(碰撞后物块速度大小不变,方向相反)后停止在水平轨道上某处.若在MN段的摩擦可忽略不计,物块与NP段轨道间的动摩擦因数为μ,求物块停止的地方距N点的距离的可能值.
解析:设物块的质量为m,在水平轨道上滑行的总路程为s′,则物块从开始下滑到停止在水平轨道上的过程中,由动能定理得mgh。
高中物理学习材料桑水制作(时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分。
在每小题给出的四个选项中,有的小题只有一个选项正确,有的小题有多个选项正确。
全部选对的得5分,选不全的得2分,有选错或不答的得0分)一、选择题1.如图所示,人站在电动扶梯的水平台阶上,假定人与扶梯一起沿斜面加速上升,在这个过程中,人脚所受的静摩擦力( )A.等于零,对人不做功B.水平向左,对人做负功C.水平向右,对人做正功D.斜向上,对人做正功解析:人随扶梯沿斜面加速上升,人受到重力、支持力和水平向右的静摩擦力。
且静摩擦力方向与运动方向的夹角小于90°,故静摩擦力对人做正功。
答案:C2.下列几种情况,系统的机械能守恒的是( )A.图甲中一颗弹丸在光滑的碗内做复杂的曲线运动B.图乙中运动员在蹦床上越跳越高C.图丙中小车上放一木块,小车的左侧有弹簧与墙壁相连。
小车在左右振动时,木块相对于小车无滑动(车轮与地面摩擦不计)D.图丙中小车振动时,木块相对小车有滑动解析:图甲中只有重力做功,机械能守恒;图乙中人体内的化学能转化为系统的机械能,故机械能不守恒;图丙中若木块相对于小车无滑动,则只有弹簧的弹力做功,弹簧和小车及木块构成的系统机械能守恒,若木块相对小车有滑动,则要有内能产生,系统的机械能减少。
答案:AC3.伽利略曾设计如图所示的一个实验,将摆球拉至M点放开,摆球会达到同一水平高度上的N 点。
如果在E或F处钉上钉子,摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点;反过来,如果让摆球从这些点下落,它同样会达到原水平高度上的M点。
这个实验可以说明,物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时,其末速度的大小( )A.只与斜面的倾角有关B.只与斜面的长度有关C.只与下滑的高度有关D.只与物体的质量有关解析:物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑的过程中,机械能守恒,由mgh=mv2可得,末速度的大小v=,与斜面的倾角和长度、物体的质量无关。
(时间:60分钟,满分:100分)一、选择题(本题共8小题,每小题6分,共48分.在每小题给出的四个选项中,1~6小题只有一个选项正确,7~8小题有多个选项正确.全部选对的得6分,选对但不全的得3分,有错选或不答的得0分)1.如图所示,一辆玩具小车静止在光滑的水平导轨上,一个小球用细绳挂在车上,由图中位置无初速度释放,则小球在下摆的过程中,下列说法正确的是() A.绳的拉力对小球不做功B.绳的拉力对小球做正功C.小球的合力不做功D.绳的拉力对小球做负功解析:选D.从能量转化的角度判断.在小球向下摆动的过程中,小车的动能增加;小球和小车组成的系统机械能守恒,小车的机械能增加,小球的机械能一定减少,所以绳的拉力对小球做负功.2.运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程.将人和伞看成一个系统,在这两个过程中,下列说法正确的是()A.阻力对系统始终做负功B.系统受到的合外力始终向下C.重力做功使系统的重力势能增加D.任意相等的时间内重力做的功相等解析:选A.无论什么情况下,阻力一定做负功,A正确;加速下降时,合力向下,减速下降时,合力向上,B错误;系统下降,重力做正功,所以重力势能减少,C错误;由于系统做变速运动,系统在相等的时间内下落的高度不同,所以在任意相等时间内重力做的功不同,D错误.3.如图所示,两个完全相同的小球A、B,在同一高度处以相同大小的初速度v0分别水平抛出和竖直向上抛出,下列说法正确的是()A.两小球落地时的速度相同B.两小球落地时,重力的瞬时功率相同C.从开始运动至落地,重力对两小球做功相同D.从开始运动至落地,重力对两小球做功的平均功率相同解析:选C.根据机械能守恒定律或动能定理,可以判断出它们落地时的速度大小相等,但是A球落地时的速度在水平方向和竖直方向上存在分速度,即速度方向与竖直方向存在夹角,而B球落地时的速度方向竖直向下,可见,它们落地时的速度方向不同,A错误;它们质量相等,而B 球落地时沿竖直方向的速度大小大于A 球落地时沿竖直方向上的分速度的大小,所以两小球落地时,重力的瞬时功率不同,B 错误;重力做功与路径无关,只与初末位置的高度有关,所以,从开始运动至落地,重力对两小球做功相同,C 正确;从开始运动至落地,重力对两小球做功相同,但做功的时间不同,所以重力做功的平均功率不同,D 错误.4.如图所示,均匀长直木板长l =40 cm ,放在水平桌面上,它的右端与桌边相齐,木板质量m =2 kg ,与桌面间动摩擦因数μ=0.2,今用水平推力F 将其推下桌子,则水平推力至少做功为(g 取10 m/s 2)( )A .0.8 JB .1.6 JC .8 JD .4 J解析:选A.将木板推下桌子时木块的重心要通过桌子边缘,水平推力至少等于滑动摩擦力,所以W =Fs =μmg l 2=0.2×20×0.42J =0.8 J.5.(2012·高考江苏卷)如图所示,细线的一端固定于O 点,另一端系一小球.在水平拉力作用下,小球以恒定速率在竖直平面内由A 点运动到B 点.在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是( )A .逐渐增大B .逐渐减小C .先增大,后减小D .先减小,后增大解析:选A.因小球速率不变,所以小球以O 点为圆心做匀速圆周运动.受力如图所示,因此在切线方向上应有:mg sin θ=F cos θ,F =mg tan θ.则拉力F 的瞬时功率P =F ·v cos θ=mg v ·sin θ.从A 运动到B 的过程中,拉力的瞬时功率随θ的增大而增大.A 项正确.6.质量为2 t 的汽车,发动机的牵引功率为30 kW ,在水平公路上,能达到的最大速度为15 m/s ,当汽车的速度为10 m/s 时的加速度为( )A .0.5 m/s 2B .1 m/s 2C .1.5 m/s 2D .2 m/s 2解析:选A.当汽车达到最大速度时,即为汽车牵引力等于阻力时,则有P =F v =F f v m ,F f =P v m =30×10315N =2×103 N ,当v =10 m/s ,F =P v =30×10310 N =3×103 N ,所以a =F -F f m =3×103-2×1032×103m/s 2=0.5 m/s 2.7.(2013·上饶高一检测)质量为m 1、m 2的两物体,静止在光滑的水平面上,质量为m 的人站在m 1上用恒力F 拉绳子,经过一段时间后,两物体的速度大小分别为v 1和v 2,位移分别为s 1和s 2,如图所示.则这段时间内此人所做的功的大小等于( )A .Fs 2B .F (s 1+s 2) C.12m 2v 22+12(m +m 1)v 21 D.12m 2v 22 解析:选BC.人做的功等于绳子对人和m 2做的功之和,即W =Fs 1+Fs 2=F (s 1+s 2),A错误,B 正确.根据动能定理知,人做的功等于人、m 1和m 2动能的增加量,所以W =12(m 1+m )v 21+12m 2v 22,C 正确,D 错误.8.如图所示,用竖直向下的恒力F 通过跨过光滑定滑轮的细线拉动光滑水平面上的物体,物体沿水平面移动过程中经过A 、B 、C 三点,设AB =BC ,物体经过A 、B 、C 三点时的动能分别为E k A 、E k B 、E k C ,则它们间的关系一定是( )A .E kB -E k A =E kC -E k B B .E k B -E k A <E k C -E k B C .E k B -E k A >E k C -E k BD .E k C <2E k B 解析:选CD.绳对物体做的功W =F ·cos α·l ,由于AB =BC ,F cos α逐渐减小,故W AB >W BC ,由动能定理得:E k B -E k A >E k C -E k B ,故A 、B 错误,C 正确,由上式得E k C <2E k B -E k A <2E k B ,故D 正确.二、实验题(本题共2小题,共14分.按题目要求作答)9.(4分)如图所示,在“探究动能定理”的实验中,关于橡皮筋做的功,下列说法中正确的是________.A .橡皮筋做的功可以直接测量B .通过增加橡皮筋的条数可以使橡皮筋对小车做的功成整数倍增加C .橡皮筋在小车运动的全过程中始终做功D .把橡皮筋拉伸为原来的两倍,橡皮筋做功也增加为原来的两倍解析:橡皮筋的功等于橡皮筋所释放的弹性势能,但无法直接测量,橡皮筋的条数成倍增加,弹性势能也会成倍增加,即做功成整数倍增加,但橡皮筋只是在释放弹性势能的一段时间内才做功,故A 、C 错误,B 正确;橡皮筋的弹性势能与形变量的平方成正比,当拉伸为原来的两倍时,功变为原来的4倍,故D 错误.答案:B10.(10分)在用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中,使质量为m =1 kg 的重物自由下落,打点计时器在纸带上打出一系列的点,选取一条符合实验要求的纸带如图所示.O 为第一个点,A 、B 、C 为从合适位置开始选取的三个连续点(其他点未画出).已知打点计时器每隔0.02 s 打一个点,当地的重力加速度为g =9.80 m/s 2.那么:(1)纸带的________(填“左”或“右”)端与重物相连;(2)根据图中所得的数据,应取图中O 点到________点来验证机械能守恒定律; (3)从O 点到(2)问中所取的点,重物重力势能的减少量ΔE p =________ J ,动能增加量ΔE k=________ J .(结果保留三位有效数字)解析:因O 点为打出的第一个点,所以O 端(即左端)与重物相连,用OB 段验证机械能守恒定律,则重力势能的减少量为ΔE p =mgh OB =1.88 J动能的增加量为ΔE k =12m v 2B-0v B =h AC 2T =h OC -h OA 2T由以上两式得ΔE k =1.87 J.答案:(1)左 (2)B (3)1.88 1.87三、计算题(本题共2小题,共38分.解答应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤,只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题,答案中必须明确写出数值和单位)11.(9分)如图所示为半径R =0.50 m 的四分之一圆弧轨道,底端距水平地面的高度h =0.45 m .一质量m =1.0 kg 的小滑块从圆弧轨道顶端A 由静止释放,到达轨道底端B 点的速度v =2.0 m/s.忽略空气阻力.取g =10 m/s 2.求:(1)小滑块在圆弧轨道底端B 点受到的支持力大小F N ; (2)小滑块由A 到B 的过程中,克服摩擦力所做的功W ; (3)小滑块落地点与B 点的水平距离x .解析:(1)滑块在B 点时,根据牛顿第二定律得:F N -mg =m v 2R(2分)解得:F N =18 N .(1分)(2)根据动能定理,mgR -W =12m v 2(2分)解得:W =3.0 J .(1分)(3)小滑块从B 点开始做平抛运动 水平方向:x =v t (1分)竖直方向:h =12gt 2(1分)解得:x =v ·2hg=0.60 m .(1分)答案:(1)18 N (2)3.0 J (3)0.6 m12.(13分)如图甲所示,在水平路段AB 上有一质量为2×103 kg 的汽车,正以10 m/s 的速度向右匀速行驶,汽车前方的水平路段BC 较粗糙,汽车通过整个ABC 路段的v -t 图象如图乙所示,在t =20 s 时汽车到达C 点,运动过程中汽车发动机的输出功率保持不变.假设汽车在AB 路段上运动时所受的恒定阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)F f1=2 000 N .求:(1)汽车运动过程中发动机的输出功率P ;(2)汽车速度减至8 m/s 时加速度a 的大小; (3)BC 路段的长度.(解题时将汽车看成质点) 解析:(1)汽车在AB 路段时,牵引力和阻力相等 F 1=F f1,P =F 1v 1联立解得:P =20 kW.(3分)(2)t =15 s 后汽车处于匀速运动状态,有 F 2=F f2,P =F 2v 2,F f2=P /v 2 联立解得:F f2=4 000 N(3分)v =8 m/s 时汽车在做减速运动,有 F f2-F =ma ,F =P /v 解得a =0.75 m/s 2.(2分)(3)Pt -F f2s =12m v 22-12m v 21(3分) 解得s =93.75 m .(2分)答案:(1)20 kW (2)0.75 m/s 2 (3)93.75 m 13.(16分)(2013·高考浙江卷)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤,其示意图如下.图中A 、B 、C 、D 均为石头的边缘点,O 为青藤的固定点,h 1=1.8 m ,h 2=4.0 m ,x 1=4.8 m ,x 2=8.0 m .开始时,质量分别为M =10 kg 和m =2 kg 的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上,当大猴发现小猴将受到伤害时,迅速从左边石头的A 点水平跳至中间石头.大猴抱起小猴跑到C 点,抓住青藤下端,荡到右边石头上的D 点,此时速度恰好为零.运动过程中猴子均可看成质点,空气阻力不计,重力加速度g =10 m/s 2.求:(1)大猴从A 点水平跳离时速度的最小值; (2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小; (3)猴子荡起时,青藤对猴子的拉力大小.解析:猴子先做平抛运动,后做圆周运动,两运动过程机械能均守恒.寻求力的关系时要考虑牛顿第二定律.(1)设猴子从A 点水平跳离时速度的最小值为v min ,根据平抛运动规律,有h 1=12gt 2①(2分)x 1=v min t ②(2分) 联立①、②式,得 v min =8 m/s.③(1分)(2)猴子抓住青藤后的运动过程中机械能守恒,设荡起时速度为v C ,有(M +m )gh 2=12(M +m )v 2C ④(3分)v C =2gh 2=80 m/s ≈9 m/s.⑤(2分)(3)设拉力为F ,青藤的长度为L .在最低点,由牛顿第二定律得F -(M +m )g =(M +m )v 2CL ⑥(2分)由几何关系(L -h 2)2+x 22=L 2⑦(1分) 得:L =10 m ⑧(1分)综合⑤、⑥、⑧式并代入数据解得:F =(M +m )g +(M +m )v 2CL =216 N .(2分)答案:(1)8 m/s (2)约9 m/s (3)216 N。
章末检测[时间:90分钟 满分:100分]一、单项选择题(共6小题,每小题4分,共24分) 1.若物体在运动过程中受到的合外力不为零,则( ) A .物体的动能不可能总是不变的 B .物体的加速度一定变化 C .物体的速度方向一定变化 D .物体所受合外力做的功可能为零2.一个人站在阳台上,从阳台边缘以相同的速率v 0分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出,不计空气阻力,则三球落地时的动能( ) A .上抛球最大 B .下抛球最大 C .平抛球最大D .一样大3.某运动员臂长为L ,将质量为m 的铅球推出,铅球出手时的速度大小为v 0,方向与水平方向成30°角,则该运动员对铅球所做的功是( ) A.m (gL +v 20)2B .mgL +12m v 2C.12m v 20 D .mgL +m v 204.一小石子从高为10 m 处自由下落,不计空气阻力,经一段时间后小石子的动能恰等于它的重力势能(以地面为参考平面),g =10 m/s 2,则该时刻小石子的速度大小为( ) A .5 m /s B .10 m/s C .15 m /sD .20 m/s5.自由下落的物体,其动能与位移的关系如图1所示.则图中直线的斜率表示该物体的( )图1A .质量B .机械能C .重力大小D .重力加速度大小6.(2015·新课标全国Ⅰ·17)如图2,一半径为R 、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置,直径POQ 水平.一质量为m 的质点自P 点上方高度R 处由静止开始下落,恰好从P 点进入轨道.质点滑到轨道最低点N 时,对轨道的压力为4mg ,g 为重力加速度的大小.用W 表示质点从P 点运动到N 点的过程中克服摩擦力所做的功.则( )图2A .W =12mgR ,质点恰好可以到达Q 点B .W >12mgR ,质点不能到达Q 点C .W =12mgR ,质点到达Q 点后,继续上升一段距离D .W <12mgR ,质点到达Q 点后,继续上升一段距离二、多项选择题(共4小题,每小题6分,共24分)7.提高物体(例如汽车)运动速率的有效途径是增大发动机的功率和减小阻力因数(设阻力与物体运动速率的平方成正比,即F f =k v 2,k 是阻力因数).当发动机的额定功率为P 0时,物体运动的最大速率为v m ,如果要使物体运动的速率增大到2v m ,则下列办法可行的是( ) A .阻力因数不变,使发动机额定功率增大到4P 0 B .发动机额定功率不变,使阻力因数减小到k4C .阻力因数不变,使发动机额定功率增大到8P 0D .发动机额定功率不变,使阻力因数减小到k88.如图3所示,某段滑雪雪道倾角为30°,总质量为m (包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h 处的雪道上由静止开始匀加速下滑,加速度为13g .在他从上向下滑到底端的过程中,下列说法正确的是( )图3A .运动员减少的重力势能全部转化为动能B .运动员获得的动能为23mghC .运动员克服摩擦力做功为23mghD .下滑过程中系统减少的机械能为13mgh9.如图4所示,现有两个完全相同的可视为质点的物体都从静止开始运动,一个自由下落,一个沿光滑的固定斜面下滑,最终它们都到达同一水平面上,空气阻力忽略不计,则( )图4A .重力做的功相等,重力做功的平均功率相等B .它们到达水平面上时的动能相等C .重力做功的瞬时功率相等D .它们的机械能都是守恒的10.如图5所示,楔形木块abc 固定在水平面上,粗糙斜面ab 和光滑斜面bc 与水平面的夹角相同,顶角b 处安装一定滑轮.质量分别为M 、m (M >m )的滑块,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行.两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动.若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( )图5A .两滑块组成系统的机械能守恒B .重力对M 做的功等于M 动能的增加C .轻绳对m 做的功等于m 机械能的增加D .两滑块组成系统的机械能损失等于M 克服摩擦力做的功三、填空题(共2小题,共12分)11.(6分)使用如图6甲所示的装置验证机械能守恒定律,打出一条纸带如图乙所示.图乙中O是打出的第一个点迹,A、B、C、D、E、F……是依次打出的点迹,量出OE间的距离为l,DF间的距离为s,已知打点计时器打点的周期是T=0.02 s.图6(1)上述物理量如果在实验误差允许的范围内满足关系式________,即验证了重物下落过程中机械能是守恒的.(2)如果发现图乙中OA距离大约是4 mm,则出现这种情况的原因可能是__________,如果出现这种情况,上述的各物理量间满足的关系式可能是__________.12.(6分)某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”,设计了如下实验,他的操作步骤是:图7①摆好实验装置如图7.②将质量为200 g的小车拉到打点计时器附近,并按住小车.③在质量为10 g、30 g、50 g的三种钩码中,他挑选了一个质量为50 g的钩码挂在拉线P上.④释放小车,打开打点计时器的电源,打出一条纸带.(1)在多次重复实验得到的纸带中取出较为满意的一条,经测量、计算,得到如下数据:第一个点到第N 个点的距离为40.0 cm ;打下第N 点时小车的速度大小为1.00 m/s.该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力,算出拉力对小车做的功为________J ,小车动能的增量为________J .(g =9.8 m/s 2)(2)此次实验探究结果,他没能得到“恒力对物体做的功,等于物体动能的增量”,且误差很大,显然,在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素.请你根据该同学的实验操作过程帮助分析一下,造成较大误差的主要原因是(至少说出两种可能):________________ ________________________________________________________________________. 四、计算题(共4小题,共40分)13.(8分)如图8所示,在竖直平面内,两个半径R =0.8 m 的14光滑圆弧轨道AB 和CD 与水平轨道BC 平滑连接,BC 长L =1.5 m .一小物体从A 点由静止释放,沿轨道运动一段时间后,最终停在水平轨道上.小物体与水平轨道的动摩擦因数μ=0.1.求:图8(1)小物体第一次滑到B 点时的速度大小; (2)小物体最终停在距B 点多远处?14.(8分)小球自h =2 m 的高度由静止释放,与地面碰撞后反弹的高度为34h .设碰撞时没有动能的损失,且小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变,求: (1)小球受到的空气阻力是重力的多少倍? (2)小球从开始到停止运动的过程中运动的总路程.15.(12分)一列车的质量是5.0×105 kg ,在平直的轨道上以额定功率3 000 kW 加速行驶,当速度由10 m /s 加速到所能达到的最大速率30 m/s 时,共用了2 min ,则在这段时间内列车前进的距离是多少?16.(12分)(2015·重庆理综·8)同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图9所示的实验装置,图中水平放置的底板上竖直地固定有M 板和N 板.M 板上部有一半径为R 的14圆弧形的粗糙轨道,P 为最高点,Q 为最低点,Q 点处的切线水平,距底板高为H .N 板上固定有三个圆环.将质量为m 的小球从P 处静止释放,小球运动至Q 飞出后无阻碍地通过各圆环中心,落到底板上距Q 水平距离为L 处,不考虑空气阻力,重力加速度为g .求:图9(1)距Q 水平距离为L2的圆环中心到底板的高度;(2)小球运动到Q 点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向; (3)摩擦力对小球做的功.答案精析章末检测1.D [物体做匀速圆周运动时合外力不为零,但合外力做的功为零,动能不变,A 错,D 对;合外力不为零,物体的加速度一定不为零,是否变化不能断定,B 错;合外力不为零,物体的速度方向可能变化,也可能不变,C 错.] 2.D3.A [设运动员对铅球做功为W ,由动能定理得W -mgL sin 30°=12m v 20,所以W =12mgL +12m v 20.]4.B [设小石子的动能等于它的重力势能时速度为v ,根据机械能守恒定律得mgh =mgh ′+12m v 2由题意知mgh ′=12m v 2,所以mgh =m v 2故v =gh =10 m /s ,B 正确.]5.C [自由下落的物体,只受重力,根据动能定理得:E k =mgh 则图中斜率k =mg ,故选C]6.C [根据动能定理得P 点动能E k P =mgR ,经过N 点时,由牛顿第二定律和向心力公式可得4mg -mg =m v 2R ,所以N 点动能为E k N =3mgR 2,从P 点到N 点根据动能定理可得mgR -W =3mgR2-mgR ,即克服摩擦力做功W =mgR2.质点运动过程,半径方向的合力提供向心力,即F N -mg cosθ=ma =m v 2R ,根据左右对称,在同一高度处,由于摩擦力做功导致在右边圆形轨道中的速度变小,轨道弹力变小,滑动摩擦力F f =μF N 变小,所以摩擦力做功变小,那么从N 到Q ,根据动能定理,Q 点动能E k Q =3mgR 2-mgR -W ′=12mgR -W ′,由于W ′<mgR2,所以Q 点速度仍然没有减小到0,会继续向上运动一段距离,对照选项,C 正确.]7.CD [据题意,P 0=F f v m =k v 2m ·v m =k v 3m ,如果阻力因数不变,当物体运动的速率增大到2v m 时,阻力为F f1=k (2v m )2,发动机的额定功率需要增大到P =F f1·2v m =8P 0,选项A 错误,C 正确;若发动机额定功率不变,要使物体运动的速率增大到2v m ,阻力应为F f2=P 02v m =k v 3m2v m =k v 2m 2,则有k v 2m2=k 1(2v m )2,可得k 1=k 8,即应使阻力因数减小到k 8,选项B 错误,D 正确.]8.BD [运动员的加速度为13g ,沿斜面:mg sin 30°-F f =m ·13g ,F f =16mg ,W f =16mg ·2h =13mgh ,所以A 、C 项错误,D 项正确;E k =mgh -13mgh =23mgh ,B 项正确.]9.BD [两物体从同一高度下落,根据机械能守恒定律知,它们到达水平面上时的动能相等,自由下落的物体先着地,重力做功的平均功率大,而着地时重力做功的瞬时功率等于重力与重力方向上的速度的乘积,故重力做功的瞬时功率不相等,选B 、D.]10.CD [对于M 和m 组成的系统,除了重力、轻绳弹力做功外,摩擦力对M 做了功,系统机械能不守恒,选项A 错误;对于M ,合外力做的功等于其重力、轻绳拉力及摩擦力做功的代数和,根据动能定理可知,M 动能的增加等于合外力做的功,选项B 错误;对于m ,只有其重力和轻绳拉力做了功,根据功能关系可知,除了重力之外的其他力对物体做的正功等于物体机械能的增加量,选项C 正确;对于M 和m 组成的系统,系统内轻绳上弹力做功的代数和等于零,只有两滑块的重力和M 受到的摩擦力对系统做了功,根据功能关系得,M 的摩擦力对系统做的功等于系统机械能的损失量,选项D 正确.] 11.(1)gl =s 28T 2 (2)先释放纸带,后接通电源 gl <s 28T 212.(1)0.196 0.1(2)①小车质量没有远大于钩码质量;②没有平衡摩擦力 13.(1)4 m/s (2)1 m解析 (1)由机械能守恒定律得mgR =12m v 2B解得v B =4 m/s(2)设小物体在水平轨道上运动的总路程为s ,根据能量守恒 mgR =μmgs ,解得s =8 m ,s =5L +0.5 m 最终物体距B 点的距离为L -0.5 m =1 m. 14.(1)17(2)14 m解析 设小球的质量为m ,所受阻力大小为F f .(1)小球从h 处释放时速度为零,与地面碰撞反弹到34h 时,速度也为零,由动能定理得mg ⎝⎛⎭⎫h -34h -F f ⎝⎛⎭⎫h +34h =0 解得F f =17mg (2)设小球运动的总路程为s ,且最后小球静止在地面上,对于整个过程,由动能定理得mgh -F f s =0,s =mgF f h =7×2 m =14 m15.1.6 km解析 设列车在2 min 内前进的距离为l ,已知m =5.0×105 kg ,P =3 000 kW ,v =10 m/s , v ′=30 m/s ,t =2 min , 由于P =F v列车速度最大时,a =0,所以阻力F f =F ,则F f =P v ′=3×10630 N =1.0×105 N牵引力做功W =Pt =3×106×60×2 J =3.6×108 J 由动能定理知W -F f l =12m v ′2-12m v 2代入数据求得l =1.6 km 16.(1)34H (2)Lg 2H mg (1+L 22HR),方向竖直向下 (3)mg (L 24H-R )解析 (1)小球在Q 点处的速度为v 0,从Q 到距Q 水平距离为L2的圆环中心处的时间为t 1,落到底板上的时间为t ,距Q 水平距离为L2的圆环中心到底板的高度为h ,由平抛运动规律得L =v 0t ① L2=v 0t 1② H =12gt 2③H -h =12gt 21④联立①②③④式解得h =34H ⑤(2)联立①③式解得v 0=Lg 2H⑥ 在Q 点处对球由牛顿第二定律得F N -mg =m v 20R⑦联立⑥⑦式解得F N =mg (1+L 22HR )⑧由牛顿第三定律得小球对轨道的压力大小为 F N ′=F N =mg (1+L 22HR )⑨方向竖直向下(3)从P 到Q 对小球由动能定理得 mgR +W f =12m v 20⑩联立⑥⑩式解得W f =mg (L 24H-R )。
2020春人教版物理必修二第7章机械能守恒定律习题含答案必修二第七章机械能守恒定律一、选择题1、如图所示,板长为l,板的B端静放有质量为m的可视为质点的小物体P,物体与板间的动摩擦因数为μ,开始时板水平,若板绕A点缓慢转过一个小角度α的过程中,物体保持与板相对静止,则这个过程中,关于小物体P所受力的做功,以下说法正确的是( )A.重力对P做功为mglsin αB.摩擦力对P做功为μmglcos 2αC.弹力对P做功为mgcos α·lsin αD.板对P做功为mglsin α2、如图所示,电动小车沿斜面从A匀速运动到B,则在运动过程中()A.动能减少,势能增加B.动能不变,势能增加C.动能减少,势能不变D.动能不变,势能减少3、A、B两物体的质量之比mA ∶mB=2∶1,它们以相同的初速度v在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其速度图象如图所示.那么,A、B两物体所受摩擦力之比FA ∶FB与A、B两物体克服摩擦力做的功之比WA∶WB分别为( )A.2∶1,4∶1 B.4∶1,2∶1C.1∶4,1∶2 D.1∶2,1∶44、物体从某高处做自由落体运动,以地面为重力势能零势能面,下列所示图象中,能正确描述物体的重力势能与下落高度的关系的是( )5、在光滑水平面上,一个物体在恒力F作用下从静止开始加速运动,经过一段时间t,末速度为v。
则( )A.在t时间内力F对物体所做的功为FvtB.在t时间内力F的功率为FvC.在t时刻力F的功率为FvD.在t时刻力F的功率为Fv6、(双选)如图所示,一固定斜面高度为H,质量为m的小物块沿斜面从顶端滑至底端,则物块在此过程中( )A.重力做功大于mgH B.重力做功等于mgHC.重力势能增加了mgH D.重力势能减小了mgH7、如图所示,一轻弹簧一端固定于O点,另一端系一重物,将重物从与悬点O在同一水平面且弹簧保持原长的A点无初速度释放,让它自由摆下。
不计空气阻力,在重物由A点摆向最低点B的过程中( )A.重力做正功,弹力不做功B.重力做正功,弹力做正功C.若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后,重力做正功,弹力不做功D.若用与弹簧原长相等的细绳代替弹簧后,重力做功不变,弹力不做功8、如图所示,一光滑的水平轨道AB与一光滑的半圆形轨道BCD相接。
第七章测评(时间:60分钟满分:100分)一、单项选择题(本题共5小题,每小题5分,共25分。
每小题只有一个选项符合题目要求)1.开普勒行星运动定律是我们学习、研究天体运动的基础。
下列关于开普勒行星运动定律的理解错误的是()A.由开普勒第一定律知,行星绕太阳运动的轨道不是标准的圆形B.由开普勒第一定律知,太阳处在绕它运动的行星轨道的焦点上C.由开普勒第二定律知,一个行星从远日点向近日点运动的速度是逐渐减小的D.由开普勒第三定律知,地球与火星轨道的半长轴的三次方跟其公转周期的二次方的比值相等答案:C解析:开普勒第一定律指出所有行星绕太阳运动的轨道都是椭圆,故A正确。
由开普勒第一定律知,太阳处在绕它运动的行星轨道的焦点上,故B正确。
由开普勒第二定律可知,行星与太阳连线在相同时间内扫过的面积相等,故离太阳近时运动速度大,离太阳远时运动速度小,故C错误。
由开普勒第三定律知,地球与火星轨道的半长轴的三次方跟其公转周期的二次方的比值相等,故D正确。
2.自1963年以来距离地球最近的一次“木星冲日”天象于2022年9月27日出现在夜空中。
“木星冲日”是指木星、地球和太阳依次排列形成一条直线时的天象。
已知木星到太阳的距离大于地球到太阳的距离,木星与地球绕太阳的运动均看成匀速圆周运动,则下列说法正确的是()A.木星绕太阳运行的线速度大于地球绕太阳运行的线速度B.木星绕太阳运行的周期大于地球绕太阳运行的周期C.木星绕太阳运行的加速度大于地球绕太阳运行的加速度D.木星绕太阳运行的角速度大于地球绕太阳运行的角速度答案:B解析:由万有引力提供向心力有Gm太mr2=m v2r,解得v=√Gm太r,由于木星到太阳的距离大于地球到太阳的距离,即r木>r地, 因此木星绕太阳运行的线速度小于地球绕太阳运行的线速度,故A错误;由万有引力提供向心力有Gm太mr2=m4π2T2r,解得T=2π√r3Gm太,由于r木>r地,因此木星绕太阳运行的周期大于地球绕太阳运行的周期,故B 正确;由万有引力提供向心力有Gm 太m r 2=ma ,解得a=Gm 太r 2,由于r 木>r 地,木星绕太阳运行的加速度小于地球绕太阳运行的加速度,故C 错误;由万有引力提供向心力有Gm 太m r 2=m ω2r ,解得ω=√Gm 太r 3,由于r 木>r 地,因此木星绕太阳运行的角速度小于地球绕太阳运行的角速度,故D 错误。
章末复习课知识体系[答案填写]①W为正②W=0③W为负④12m v2⑤mgh⑥初、末位置⑦12m v22-12m v21主题一动能定理在多过程中的应用1.分段应用动能定理时,将复杂的过程分割成一个个子过程,对每个子过程的做功情况和初、末动能进行分析,然后针对每个子过程应用动能定理列式,然后联立求解.2.全程应用动能定理时,分析整个过程中出现过的各力的做功情况,分析每个力的做功,确定整个过程中合外力做的总功,然后确定整个过程的初、末动能,针对整个过程利用动能定理列式求解.当题目不涉及中间量时,选择全程应用动能定理更简单、更方便.【例1】如图所示,MNP为竖直面内一固定轨道,其圆弧段MN与水平段NP相切于N,P端固定一竖直挡板.M相对于N的高度为h,NP长度为s.一物块从M端由静止开始沿轨道下滑,与挡板发生一次完全弹性碰撞(碰撞后物块速度大小不变,方向相反)后停止在水平轨道上某处.若在MN段的摩擦可忽略不计,物块与NP段轨道间的动摩擦因数为μ,求物块停止的地方距N点的距离的可能值.解析:设物块的质量为m,在水平轨道上滑行的总路程为s′,则物块从开始下滑到停止在水平轨道上的过程中,由动能定理得mgh -μmgs′=0.解得s′=h μ.第一种可能:物块与挡板碰撞后,在到达N前停止,则物块停止的位置距N点的距离d=2s-s′=2s-h μ.第二种可能:物块与挡板碰撞后,可再一次滑上光滑圆弧轨道,然后滑下,在水平轨道上停止,则物块停止的位置距N点的距离为d=s′-2s=hμ-2s.所以物块停止的位置距N点的距离可能为2s-hμ或hμ-2s.答案:2s-hμ或hμ-2s针对训练1.如图所示,质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落,落到地面进入沙坑h10停止,则:(1)钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍?(2)若让钢珠进入沙坑h8,则钢珠开始时的动能应为多少(设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变)?解析:(1)取钢珠为研究对象,对它的整个运动过程,由动能定理得W=W F+W G=ΔE k=0.则重力的功W G=1110mgh,阻力的功W F=-110F f h,代入得1110mgh-110F f h=0,故有F fmg=11,即所求倍数为11.(2)设钢珠开始时的动能为E k,则对钢珠的整个运动过程,由动能定理得W =W F +W G =ΔE k ,进一步展开为9mgh 8-F f h8=-E k ,得E k =mgh4.答案:(1)11 (2)mgh4主题二 功能关系的理解和应用1.几种常见功能关系的理解.(1)明确研究对象,研究对象是一个物体或是几个物体组成的系统.(2)隔离研究对象,分析哪些力对它做功,它的哪些能量发生变化.(3)根据能量的变化类型确定用哪一类功能关系去求解. (4)根据相应的功能关系列方程、求解.【例2】 如图所示,在光滑水平地面上放置质量M =2 kg 的长木板,木板上表面与固定的光滑弧面相切.一质量m =1 kg 的小滑块自弧面上高h 处由静止自由滑下,在木板上滑行t =1 s 后,滑块和木板以共同速度v =1 m/s 匀速运动,g 取10 m/s 2.求:(1)滑块与木板间的摩擦力大小F f ; (2)滑块下滑的高度h ;(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q . 解析:(1)对木板:F f =Ma 1, 由运动学公式,有v =a 1t , 解得F f =2 N.(2)对滑块:-F f =ma 2.设滑块滑上木板时的速度是v 0, 则v -v 0=a 2t ,v 0=3 m/s.由机械能守恒定律有mgh =12m v 20,h =v 202g =322×10m =0.45 m.(3)根据功能关系有:Q =12m v 20-12(M +m )v 2=12×1×32J -12×(1+2)×12 J =3 J.答案:(1)2 N (2)0.45 m (3)3 J针对训练2.(2014·广东卷)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图,图中①和②为楔块,③和④为垫板,楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦.在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A.缓冲器的机械能守恒B.摩擦力做功消耗机械能C.垫板的动能全部转化为内能D.弹簧的弹性势能全部转化为动能解析:在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中,有摩擦力做功,消耗机械能,缓冲器的机械能不守恒,A项错误、B项正确;在弹簧压缩的过程中,有部分动能转化成了弹簧的弹性势能,并没有全部转化为内能,C项错误;在弹簧压缩的过程中,是部分动能转化成了弹簧的弹性势能,而不是弹簧的弹性势能全部转化为动能,D项错误.答案:B【统揽考情】本章的基本概念和基本规律较多,体现了利用功能观点分析问题的思路,该部分内容是高考的重点和热点.既有本章的单独考查,也有与电场、磁场的综合考查.高考命题的热点主要集中在动能定理的综合应用上,功能关系的综合应用每年必考,并且分值较多,大约在20分.高考题型有选择题,有综合计算题,也有实验题.【真题例析】(2015·课标全国Ⅱ卷)(多选)如图,滑块a、b的质量均为m,a套在固定竖直杆上,与光滑水平地面相距h,b放在地面上,a、b通过铰链用刚性轻杆连接,由静止开始运动.不计摩擦,a、b可视为质点,重力加速度大小为g,则()A.a落地前,轻杆对b一直做正功B.a落地时速度大小为2ghC.a下落过程中,其加速度大小始终不大于gD.a落地前,当a的机械能最小时,b对地面的压力大小为mg 解析:选b滑块为研究对象,b滑块的初速度为零,当a滑块落地时,a滑块没有在水平方向上的分速度,所以b滑块的末速度也为零,由此可得b滑块速度是先增大再减小,当b滑块速度减小时,轻杆对b一直做负功,A项错误;当a滑块落地时,b滑块的速度为零,由机械能守恒定律,可得a落地时速度大小为2gh,B项正确;当b 滑块速度减小时,轻杆对a、b都表现为拉力,拉力在竖直方向上有分力与a的重力合成,其加速度大小大于g,C项错误;a的机械能先减小再增大,当a的机械能最小时,轻杆对a、b的作用力均为零,故此时b对地面的压力大小为mg,D项正确.答案:BD针对训练(2014·课标全国Ⅱ卷)一物体静止在粗糙水平地面上,现用一大小为F1的水平拉力拉动物体,经过一段时间后其速度变为v,若将水平拉力的大小改为F2,物体从静止开始经过同样的时间后速度变为2v,对于上述两个过程,用W F1、W F2分别表示拉力F1、F2所做的功,W f 1、W f 2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功,则( )A .W F 2>4W F 1,W f 2>2W f 1B .W F 2>4W F 1,W f 2=2W f 1C .W F 2<4W F 1,W f 2=2W f 1D .W F 2<4W F 1,W f 2<2W f 1解析:根据x =v2t 和W f =μmgx 可判断,两次克服摩擦力所做的功W f 2=2W f 1.由动能定理得W F 1-W f 1=12m v 2和W F 2-W f 2=12m (2v )2,整理可判断W F 2<4W F 1,故选项C 正确.答案:C1.(2015·四川卷)在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出,不计空气阻力,则落在同一水平地面时的速度大小( )A .一样大B .水平抛的最大C .斜向上抛的最大D .斜向下抛的最大解析:不计空气阻力的抛体运动,机械能守恒.故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时,物体速度的大小相等.故只有选项A 正确.答案:A2.(2015·福建卷)如图,在竖直平面内,滑道ABC 关于B 点对称,且A 、B 、C 三点在同一水平线上.若小滑块第一次由A 滑到C ,所用的时间为t 1,第二次由C 滑到A ,所用的时间为t 2,小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行,小滑块与滑道的动摩擦因数恒定,则( )A .t 1<t 2B .t 1=t 2C .t 1>t 2D .无法比较t 1、t 2的大小解析:在AB 段,根据牛顿第二定律mg -F N =m v 2R ,速度越大,滑块受支持力越小,摩擦力就越小,在BC 段,根据牛顿第二定律F N -mg =m v 2R ,速度越大,滑块受支持力越大,摩擦力就越大,由题意知从A 运动到C 相比从C 到A ,在AB 段速度较大,在BC 段速度较小,所以从A 到C 运动过程受摩擦力较小,用时短,所以A 正确.答案:A3.(多选)(2015·浙江卷)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3.0×104 kg ,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105 N ;弹射器有效作用长度为100 m ,推力恒定.要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则( )A .弹射器的推力大小为1.1×106 NB .弹射器对舰载机所做的功为1.1×108 JC .弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107 WD .舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s 2解析:由题可知,舰载机弹射过程的加速度为a =v 22x =8022×100m/s 2=32 m/s 2,D 项正确;根据牛顿第二定律,0.8(F 发+F 弹)=ma ,求得弹射器的推力大小F 弹=1.1×106 N ,A 项正确;弹射器对舰载机做的功为W =1.1×106×100 J =1.1×108 J ,B 项正确;弹射过程的时间t =v a =8032 s =2.5 s ,弹射器做功的平均功率P =Wt =4.4×107W ,C 项错误.答案:ABD4.(2015·天津卷)如图所示,固定的竖直光滑长杆上套有质量为m 的小圆环,圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接,弹簧的另一端连接在墙上,且处于原长状态,现让圆环由静止开始下滑,已知弹簧原长为L ,圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L (未超过弹性限度),则在圆环下滑到最大距离的过程中( )A .圆环的机械能守恒B .弹簧弹性势能变化了3mgLC .圆环下滑到最大距离时,所受合力为零D .圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变解析:圆环下滑过程中,圆环动能、重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变,故选项A 、D 错误;圆环从最高点(动能为零)到最低点(动能为零),重力势能减少了mg (2L )2-L 2=3mgL, 根据机械能守恒,弹簧弹性势能增加了3mgL ,故选项B 正确;圆环由静止开始下滑到圆环下滑到最大距离过程中,先加速后减速,下滑到最大距离时,所受合力不为零,故选项C 错误.答案:B5.(2015·福建卷)如图,质量为M 的小车静止在光滑水平面上,小车AB 段是半径为R 的四分之一光滑圆弧轨道,BC 段是长为L 的粗糙水平轨道,两段轨道相切于B 点.一质量为m 的滑块在小车上从A 点由静止开始沿轨道滑下,重力加速度为g .(1)若固定小车,求滑块运动过程中对小车的最大压力.(2)若不固定小车,滑块仍从A 点由静止下滑,然后滑入BC 轨道,最后从C 点滑出小车.已知滑块质量m =M 2,在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍,滑块与轨道BC 间的动摩擦因数为μ,求:①滑块运动过程中,小车的最大速度大小v m ;②滑块从B 到C 运动过程中,小车的位移大小s .解析:(1)由于圆弧轨道光滑,滑块下滑过程机械能守恒,有mgR =12m v 2B . 滑块在B 点处,对小车的压力最大,由牛顿第二定律有N -mg =m v 2B R. 解得N =3mg .据牛顿第三定律可知N ′=3mg .(2)①滑块滑到B 处时小车和滑块速度达到最大,由机械能守恒定律有mgR =12m (2v m )2+12M v 2m, 解得v m =gR 3. ②设滑块的位移为s 1,由于任一时刻滑块水平分速度是小车速度的2倍,因此有2s =s 1,且s+s1=L,解得小车的位移大小s=L 3.答案:(1)3mg(2)①gR3②L3。