高中物理机械能练习.doc

高二00七级第二期期末复习讲义第二讲机械能功和能机械能势能重力势能：EP弹性势能动能：EK机械能守恒：EK2EP2EK功：W平均功率：瞬时功率：P动能定理W合F合S一、知识结构二、基础知识1、理解功的概念功是力的空间积累效应。它和位移相对应（也和时间相对应）。功的计算方法A由功的定义求功，即W=，该方法主要适用于求做功。B已知功率求功，用w=，该方法主要适用于求做功。C利用功是能量转化的量度求功（主要用动能定理求功）。力（或物体）做功情况判定方法A由力和位移的夹角判断；B由力和速度的夹角判断定；C由功能关系判断。了解常见力做功的特点A重力做功：与无关，WG；B滑动摩擦力做功：与有关。当某物体在一固定平面上运动时，滑动摩擦力大小恒定时，功等于。C弹簧弹力做功：在弹性范围内，与始末状态弹簧的形变量有关系。D一对作用力和反作用力做功的特点：一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、也可能为零；一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零（静摩擦力）、可能为负（滑动摩擦力），但不可能为正。2、功能关系物体所受合力做功等于能变化，即W合。物体所受重力做功等于能变化，即WG。物体所受外力（除重力以外的合力）做功等于能变化，即W外。一对滑动摩擦力做功的代数和等于能变化，即Q。3、一个定理动能定理定理研究对象：。定理研究内容：。定理的表述A文字表述：。B公式表述：。4、一个定律机械能守恒定律定理研究对象：。定理研究内容：。定理的表述A文字表述：。B公式表述：。三、典型问题1、判定一个力（或物体）做功情况例1下面列举的哪几种情况下所做的功是零：（）A卫星做匀速圆周运动，地球引力对卫星做的功B平抛运动中，重力对物体做的功C举重运动员，扛着杠铃在头上的上方停留10s时间内，运动员对杠铃做的功D木块在粗糙水平面上滑动，支持力对木块做的功例2质量为m的物体，受水平力F的作用，在粗糙的水平面上运动，下列说法中正确的是：A如果物体做加速直线运动，F一定做正功B如果物体做减速直线运动，F一定做负功C如果物体做减速直线运动，F可能做正功D如果物体做匀速直线运动，F一定做正功例3小物块位于光滑的斜面上，斜面位于光滑的水平地面上。从地面上看，在小物块沿斜面下滑的过程中，斜面对小物块的作用力（）A垂直于接触面，做功为零B垂直于接触面，做功不为零C不垂直于接触面，做功为零 D不垂直于接触面，做功不为零 LmF2、求功（恒力功、变力功）例4如图所示，质量为m的小球用长L的细线悬挂而静止在竖直位置。在下列三种情况下，分别用水平拉力F将小球拉到细线与竖直方向成角的位置。在此过程中，拉力F做的功各是多少？（1）用F缓慢地拉；（）（2）F为恒力；（）（3）若F为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零。（）可供选择的答案有：A B C D例5如图所示，质量m为2千克的物体，从光滑斜面的顶端A点以v0=5米/秒的初速度滑下，在D点与弹簧接触并将弹簧压缩到B点时的速度为零，已知从A到B的竖直高度h=5米，求弹簧的弹力对物体所做的功。3、求某力的平均功率和瞬时功率例6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（）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等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例7 质量为m=0.5kg的物体从高处以水平的初速度V0=5m/s抛出，在运动t=2s内重力对物体做的功是多少？这2s内重力对物体做功的平均功率是多少？2s末，重力对物体做功的瞬时功率是多少？（g取10m/s2）tvt1t20图甲ttttPPPPABCDt1t1t1t1t2t2t2t2t3t3t3t3t3图乙例8起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度，其速度图象如图甲所示，则钢索拉力的功率随时间变化的图象可能是图乙中的哪一个？（）4、机车运动例9质量是2000kg、额定功率为80kW的汽车，在平直公路上行驶中的最大速度为20m/s。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度大小为2m/s2，运动中的阻力不变。求：汽车所受阻力的大小。3s末汽车的瞬时功率。汽车做匀加速运动的时间。汽车在匀加速运动中牵引力所做的功。5、动能定理的应用应用动能定理解题的基本思路如下：确定研究对象分析物体的受力情况，明确各个力是做正功还是做负功，进而明确合外力的功明确物体在始末状态的动能根据动能定理列方程求解。例10质量M=6.0103kg的客机，从静止开始沿平直的跑道滑行，当滑行距离S=7.2lO2m时，达到起飞速度=60ms。求：(1)起飞时飞机的动能多大?(2)若不计滑行过程中所受的阻力，则飞机受到的牵引力为多大? (3)若滑行过程中受到的平均阻力大小为F=3.0103N，牵引力与第(2)问中求得的值相等，则要达到上述起飞速度，飞机的滑行距离应为多大?例11一人坐在雪橇上，从静止开始沿着高度为15m的斜坡滑下，到达底部时速度为10m/s。人和雪橇的总质量为60kg，下滑过程中克服阻力做的功等于J。例12在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块，抛出时的速度为v0，当它落到地面时速度为v，用g表示重力加速度，则在此过程中物块克服空气阻力所做的功等于：( )ABCD例13质量为m的小球被系在轻绳一端，在竖直平面内做半径为R的圆周运动，运动过程中小球受到空气阻力的作用。设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子的张力为7mg，此后小球继续做圆周运动，经过半个圆周恰能通过最高点，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为：（）A B C DmgR例14质量为4000千克的汽车，由静止开始以恒定的功率前进，它经100/3秒的时间前进425米，这时候它达到最大速度15米/秒。假设汽车在前进中所受阻力不变，求阻力为多大。hm例15如图所示，质量为m的木块从高为h、倾角为的斜面顶端由静止滑下。到达斜面底端时与固定不动的、与斜面垂直的挡板相撞，撞后木块以与撞前相同大小的速度反向弹回，木块运动到高处速度变为零。求：（1）木块与斜面间的动摩擦因数？（2）木块第二次与挡板相撞时的速度？（3）木块从开始运动到最后静止，在斜面上运动的总路程？例16质量的物块（可视为质点）在水平恒力F作用下，从水平面上A点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行停在B点，已知A、B两点间的距离，物块与水平面间的动摩擦因数，求恒力F多大。（）6、机械能守恒定律的应用应用机械能守恒定律时，相互作用的物体间的力可以是变力，也可以是恒力，只要符合守恒条件，机械能就守恒。而且机械能守恒，只涉及物体系的初、末状态的物理量，而不须分析中间过程的复杂变化，使处理问题得到简化。应用机械能守恒定律的基本思路如下：选取研究对象-物体系或物体根据研究对象所经历的物理过程，进行受力，做功分析，判断机械能是否守恒恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程的初、末态时的机械能根据机械能守恒定律列方程，进行求解。例17将甲、乙两物体自地面同时上抛，甲的质量为m，初速度为v，乙的质量为4m，初速度为。若不计空气阻力，以地面为参考面。则（）A甲比乙先到最高点 B甲和乙在最高点的重力势能相等OmAB2mC甲和乙在最高点的机械能相等D落回地面时，甲的动能比乙大例18如图所示，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球，B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点可绕过O点并与支架所在平面相垂直的固定轴转动。开始时OB与地面相垂直。放手后开始运动，在不计任何阻力的情况下，下列说法正确的是（）AA球到达最低点时速度为零BA球机械能减小量等于B球机械能增加量CB球向左摆动所能达到的最高位置应等于A球开始运动时的高度D当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度v例19如图所示，质量为m的小球，在竖直放置的光滑圆形管道内作圆周运动。管道直径和小球大小忽略不计。当小球在管道底部具有速度v时，恰能通过管道最高点做完整的圆周运动。那么，当小球在管道底部速度为2v，运动到顶部时，求管道对小球的作用力？AB例20如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角300，另一边与地面垂直，顶上有一定滑轮，一柔软的细线跨过定滑轮，两端分别与物块A和B连结，A的质量为4m，B的质量为m。开始时将B按在地面上不动，然后放开手，让A沿斜面下滑而B上升。不计一切摩擦和阻力。设当A沿斜面下滑s距离后，细线突然断了。求物块B上升的最大高度H？7、用功能关系分析相关问题例21一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升的过程中，地板对物体的支持力所做的功等于：（）A物体势能的增加量B物体动能的增加量C物体动能的增加量加上物体势能的增加量D物体动能的增加量加上克服重力所做的功ABCD例22如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上。其正上方A位置有一只小球。小球从静止开始下落，在B位置接触弹簧的上端，在C位置小球所受弹力大小等于重力，在D位置小球速度减小到零。小球下降阶段下列说法中正确的是：（）A在B位置小球动能最大 B在C位置小球动能最大C从AC位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加D从AD位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加例24一粒钢珠从静止状态开始自由下落,然后陷入泥潭中.若把在空中下落的过程称为过程,进入泥潭直到停住的过程称为过程,则：（）A过程中钢珠动能的改变量等于重力做的功;B过程中阻力做的功等于过程中重力做的功;C过程中钢珠克服阻力所做的功等于过程与过程中钢珠所减少的重力势能之和;D过程中损失的机械能等于过程中钢珠所增加的动能.例24航天英雄杨利伟在乘坐宇宙飞船绕地球运行的过程中，根据科学研究的需要，要经常改变飞船的运行轨道，这是靠除地球的万有引力外的其他力作用实现的假设飞船总质量保持不变，开始飞船只在地球万有引力作用下做匀速圆周运动，则在飞船运行轨道半径减小的过程中：A其他力做负功，飞船的机械能减小 B其他力做正功，飞船的机械能增加C其他力做正功，飞船的动能增加 D其他力做负功，飞船的动能减小检测题1、关于“验证机械能守恒定律”的实验，下列叙述中正确的是：（ ）A必须用天平测出重物的质量 B必须采用直流低压电源C必须先接通电源，后释放纸带 D必须用停表测出重物下落的时间2、下列说法正确的是：（）A作用在物体上的力不做功，说明物体的位移为零；B作用力和反作用力的功必然相等，且一正一负；C相互摩擦的物体系统中摩擦力的功的代数和不一定为零；D合力对物体做的功为零，物体的速度可能变化。3、用力拉质量为M的物体，沿水平面匀速前进S，已知力与水平面的夹角为，方向斜向上，物体与地面间的动摩擦因数为，则此力做功为：（）AMg BMg/CosCMg/(Cos+Sin) DMgCos/(Cos+Sin)。4、静止在光滑水平面上的物体，受到一个水平拉力的作用，该力随时间变化的关系如图所示，则下列结论正确的是：（）A拉力在2s内的功不为零； B物体在2s内的位移不为零； C拉力在2s末的功率最大； D物体在2s末的速度为零。5、飞机在飞行时受到的空气阻力与速率的平方成正比。若飞机以速率V匀速飞行时，发动机的功率为P，则当飞机以速率nV匀速飞行时，发动机的功率为：（）np 2np n2p n3p6、如图所示，木块M上表面是水平的，当木块m置于M上，并与M一起沿光滑斜面由静止开始下滑，在下滑过程中：（ ）A重力对木块m做正功 B木块M对木块m的支持力做负功 C木块M对木块m的摩擦力做负功D木块m所受合外力对m做正功。7、一个小物块从斜面底端冲上足够长的斜面后，返回到斜面底端。已知小物块的初动能为E，它返回斜面底端的速度大小为V，克服摩擦阻力做功为E/2。若小物块冲上斜面的初动能变为2E，则有：( )A返回斜面底端时的动能为E； B返回斜面底端时的动能为3E/2C返回斜面底端时的速度大小为2V； D返回斜面底端时的速度大小为。8、质量，m=lkg的物体在恒外力作用下以4ms的初速度、2ms2的加速度竖直向上做匀减速直线运动，g=10ms2，则物体在上升过程中，其机械能：( )A增加了32J B减少了32J C增加了8J D减少了8J9、对放在水平面上的质量为的物体，施与水平拉力，使它从静止开始运动时间t后撤去外力，又经时间t停下来，则：( )A撤去力的时刻，物体的动量最大； B物体受到的阻力大小等于； C物体克服阻力做的功为2 t2/4M D对物体做功的平均功率为2 t/4M。10、质量为m的物体，在沿斜面方向的恒力F作用下，沿粗糙的斜面匀速地由A点运动到B点，物体上升的高度为h，如图所示。则在运动过程中：( )A物体所受各力的合力做功为零 B物体所受各力的合力做功为mghC恒力F与摩擦力的合力做功为零 D恒力F做功为mgh11、如图所示，木块用轻弹簧连接，放在光滑的水平面上，紧靠墙壁，在木块上施加向左的水平力，使弹簧压缩，当撤去外力后：( )A尚未离开墙壁前，弹簧和的机械能守恒；B尚未离开墙壁前，A、B和弹簧组成的系统机械能守恒；C离开墙壁后，A、B组成的系统机械能守恒；D离开墙壁后，A、B和弹簧组成的系统机械能守恒。12、如图所示，两物体A、B用轻质弹簧相