高中物理 专题：功和能练习 新人教版

1、专题三 功和能 题型一、功与功率问题1如图所示，一质量为m2.0 kg的物体从半径为R5.0 m的圆弧的A端，在拉力作用下沿圆弧缓慢运动到B端(圆弧AB在竖直平面内)，拉力F大小不变始终为15 N，方向始终与物体在该点的切线成37°角，圆弧所对应的圆心角为60°，BO边为竖直方向。(g取10 m/s2)求这一过程中：（1）拉力F做的功。 （2）圆弧面对物体的摩擦力f做的功。2如图所示，a、b的质量均为m，a从倾角为45°的光滑固定斜面顶端以初速度v0沿斜面下滑，b从斜面顶端以初速度v0平抛，不计空气阻力，则ABCA落地前的瞬间二者速率相同Ba、b都做匀变速运动C整

2、个运动过程重力的平均功率可能相同D落地前瞬间b球重力的功率一定大于a球重力的功率题型二、机车的两种启动问题3质量为5´103 kg的汽车在t0时刻速度v010m/s，随后以P6´104 W的额定功率沿平直公路继续前进，经72s达到最大速度，设汽车受恒定阻力，其大小为2.5´103N。求：（1）汽车的最大速度vm； （2）汽车在72s内经过的路程s。答案：（1）24m/s（2）1252m【解析】（1）当达到最大速度时，P=Fv=fvm，vmm/s24m/s，（2）从开始到72s时刻依据动能定理得：Ptfsmvm2mv02，解得：s1252m。4图示为修建高层建筑常用

3、的塔式起重机。在起重机将质量m=5×103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上作匀加速直线运动，加速度a=0.2 m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm=1.02 m/s的匀速运动。取g=10 m/s2,不计额外功。求：（1）起重机允许输出的最大功率。（2）重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率。解析： (1)设起重机允许输出的最大功率为P0，重物达到最大速度时，拉力F0等于重力。P0F0vm P0mg 代入数据，有：P05.1×104W (2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉

4、力为F，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1,有：P0F0v1 Fmgma v1at1 由，代入数据，得：t15 s T2 s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为P，则v2at PFv2 由，代入数据，得:P2.04×104W。5一辆汽车质量为1×103 kg，最大功率为2×104 W，在水平路面上由静止开始做直线运动，最大速度为v2，运动中汽车所受阻力恒定。发动机的最大牵引力为3×103 N，其行驶过程中牵引力F与车速的倒数的关系如图所示.试求：（1）根据图线ABC判断汽车做什么运动？（2）v2的大小；（3）整个运动中的最大加速度；

5、（4）当汽车的速度为10 m/s时发动机的功率为多大？题型三、动能定理运用6如图甲所示,一质量为m=1 kg的物块静止在粗糙水平面上的A点，,从t=0时刻开始，,物块在受按如图乙所示规律变化的水平力F作用下向右运动，第3 s末物块运动到B点时速度刚好为0，第5 s末物块刚好回到A点，已知物块与粗糙水平面之间的动摩擦因数=0.2，(g取10 m/s2)求： （1）AB间的距离。 （2）水平力F在5 s时间内对物块所做的功。7一个物块从底端冲上足够长的斜面后，又返回斜面底端，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动能为2E，则物块( A

6、) 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/2 C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v题型四、动能定理与动力学方法的应用8如图所示，物体A放在足够长的木板B上，木板B静置于水平面。t0时，电动机通过水平细绳以恒力F拉木板B，使它做初速度为零、加速度aB1.0 m/s2的匀加速直线运动。已知A的质量mA和B的质量mB均为2.0 kg，A、B之间的动摩擦因数10.05，B与水平面之间的动摩擦因数20.1，最大静摩擦力与滑动摩擦力大小视为相等，重力加速度g取10 m/s2。求：（1）物体A刚运动时的加速度aA；（2）t1.0 s时，电动机的输出功率P；（3

7、）若t1.0 s时，将电动机的输出功率立即调整为P5 W，并在以后的运动过程中始终保持这一功率不变，t3.8 s时物体A的速度为1.2 m/s.则t1.0 s到t3.8 s这段时间内木板B的位移为多少？9如图电动机带动滚轮匀速转动，在滚轮的作用下，将金属杆从最底端A送往倾角=30°的足够长的斜面上部.滚轮中心B与斜面底部A的距离为L=6.5 m,当金属杆的下端运动到B处时，滚轮提起，与杆脱离接触.杆由于自身重力作用最终会返回斜面底部，与挡板相撞后，立即静止不动.此时滚轮再次压紧杆，又将金属杆从最底端送往斜面上部，如此周而复始.已知滚轮边缘线速度恒为v=4 m/s,滚轮对杆的正压力FN

8、=2×104 N，滚轮与杆间的动摩擦因数为=0.35，杆的质量为m=1×103 kg,不计杆与斜面间的摩擦，取g=10 m/s2.求：（1）在滚轮的作用下，杆加速上升的加速度；（2）杆加速上升至与滚轮边缘线速度相同时前进的距离；（3）每个周期中电动机对金属杆所做的功；（4）杆往复运动的周期.题型五、功能关系应用10一带电小球从空中的a点运动到b点的过程中，重力做功3 J，电场力做功1 J，克服空气阻力做功0.5 J，则下列判断正确的是( )A在a点的动能比b点小3.5 J B在a点的重力势能比在b点小3 JC在a点的电势能比在b点小1 J D在a点的机械能比在b点小0.5

9、J11如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧直立于地面上，上面放一个质量为m的带正电小球，小球与弹簧不连接。现将小球向下压到某位置后由静止释放，若小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力和电场力对小球做功的大小分别为W1和W2，小球离开弹簧时速度为v，不计空气阻力，则上述过程中( )A电势能增加W2 B弹簧弹性势能最大值为W1mv2C弹簧弹性势能减少量为W1W2 D机械能增加W212如图固定在水平绝缘平面上足 够长的金属导轨不计电阻,但表面粗糙, 导轨左端连接一个电阻R,质量为m的金属棒(电阻也不计)放在导轨上,并与导轨垂直,整个装置放在匀强磁场中,磁场方向与导轨平面垂直.用水平恒力F

10、把ab棒从静止 起向右拉动的过程中,下列说法正确的是 ( ) A.恒力F做的功等于电路产生的电能 B恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能 C克服安培力做的功等于电路中产生的电能 D恒力F和摩擦力的合力做的功等于电路中产生的电能和棒获得的动能之和13如图固定于竖直面内的粗糙斜杆，在水平方向夹角为300，质量为m的小球套在杆上，在大小不变的拉力作用下，小球沿杆由底端匀速运动到顶端，为使拉力做功最小，拉力F与杆的夹角= ，拉力大小F= 。14如图所示，平直木板AB倾斜放置，板上的P点距A端较近，小物块与木板间的动摩擦因数由A到B逐渐减小.先让物块从A由静止开始滑到B.然后，将A着地，抬高B

11、，使木板的倾角与前一过程相同，再让物块从B由静止开始滑到A.上述两过程相比较，下列说法中一定正确的有( AD)A物块经过P点的动能，前一过程较小B物块从顶端滑到P点的过程中因摩擦产生的热量，前一过程较少C物块滑到底端的速度，前一过程较大D物块从顶端滑到底端的时间，前一过程较长题型六、机械能守恒定律的综合应用15如图10所示,重10 N的滑块在倾角为30°的斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻弹簧,到c点时达到最大速度，到d点(图中未画出)开始弹回，返回b点离开弹簧，恰能再回到a点若bc0.1 m，弹簧弹性势能的最大值为8 J，则 ( )A轻弹簧的劲度系数是50 N/mB从d

12、到c滑块克服重力做功8 JC滑块动能的最大值为8 JD从d到c弹簧的弹力做功8 J16如图甲，在水平地面上固定一倾角为的光滑绝缘斜面，斜面处于电场强度大小为E、方向沿斜面向下的匀强电场中。一劲度系数为k的绝缘轻质弹簧的一端固定在斜面底端，整根弹簧处于自然状态。一质量为m、带电量为q（q>0）的滑块从距离弹簧上端为s0处静止释放，滑块在运动过程中电量保持不变，设滑块与弹簧接触过程没有机械能损失，弹簧始终处在弹性限度内，重力加速度大小为g。（1）求滑块从静止释放到与弹簧上端接触瞬间所经历的时间t1（2）若滑块在沿斜面向下运动的整个过程中最大速度大小为vm，求滑块从静止释放到速度大小为vm过程

13、中弹簧的弹力所做的功W；（3）从滑块静止释放瞬间开始计时，请在乙图中画出滑块在沿斜面向下运动的整个过程中速度与时间关系v-t图象。图中横坐标轴上的t1、t2及t3分别表示滑块第一次与弹簧上端接触、第一次速度达到最大值及第一次速度减为零的时刻，纵坐标轴上的v1为滑块在t1时刻的速度大小，vm是题中所指的物理量。（本小题不要求写出计算过程）答案（1）; （2）; (3) tvt1t2t3Ov1vm题型七、功能观点与动力学观点综合应用17小球由地面竖直上抛，上升的最大高度为H，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面。在上升至离地高度h处，小球的动能是势能的两倍，在下落至离高度h处，小球的势能是动能的两倍

14、，则h等于（A）H/9（B）2H/9 （C）3H/9 （D）4H/9【答案】D。18如图光滑绝缘水平轨道MN的右端N与水平传送带平滑连接，传送带以恒定速率v3.0 m/s向右运动，其右端处平滑连接着一个处于竖直平面内、半径R0.40 m的光滑半圆轨道PQ，N、P间距L0.80 m，两个质量均为m0.20 kg的小滑块A、B置于水平导轨MN上，A滑块带电量为q2.0×104 C，长为r5.0 m的轻质绝缘细绳一端与滑块A相连，另一端固定在滑块A的正上方O处，且细绳处于拉直状态，滑块B不带电。开始时滑块A、B用绝缘细绳相连，其间夹有一压缩的轻质绝缘弹簧，系统处于静止状态。现剪断AB之间细绳，弹簧弹开(忽略其伸长量)，与此同时在竖直虚线左侧空间施加一匀强电场，场强大小E2.0×104 N/C，方向竖直向上，滑块B脱离弹簧后滑上传送带，从右端滑出并恰能沿半圆轨道运动到最高点Q，已知滑块B与传送带之间的动摩擦因数5/16，g10 m/s2。求：（1）滑块B在半圆轨道P处对轨道压力FN的大小；（2）细绳断开前轻弹簧的弹性势能EP；（3）从滑块A被弹开到绳刚绷紧所用