功和能专题复习.doc

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1、 功和能专题复习专题一 变力做功的求法 功的计算在中学物理中占有十分重要的地位功的计算公式WFlcos只能用于恒力做功的情况，不适用于变力做功的计算在实际问题中，我们往往要求计算出变力的功，下面介绍几种求变力做功的常用方法：1用公式Wl求变力的功如果物体受到的力是随位移均匀变化的，则可以看做物体受到的平均力大小为，其中F1为物体初状态时受到的力，F2为物体末状态时受到的力，注意这种力是随位移均匀变化，而不是随时间均匀变化的，弹簧的弹力就属于这种情况2用微元法求变力的功在力沿圆周做功的情况下，力F的方向始终与速度方向相同，若将圆周分成许多极短的小圆弧，每段圆弧都可看成一段极短的直线，这些短直线与

2、速度的方向相同力F对质点所做的功等于它在每一小段上做功的代数和这样，变力做功的问题就能转化为恒力做功的问题了3用图象法求变力的功在Fl图象中，图线与两坐标轴所围的“面积”的代数和表示力F做的功，“面积”有正有负，在l轴上方的“面积”为正，在l轴下方的“面积”为负4用等效法求变力的功若某一变力做功等效于某一恒力做功，则就可以应用公式WFlcos来求在此类问题中，一般要用到能量转化与守恒的方法，判断出做功与能量转化的关系5用动能定理求变力的功动能定理是求解变力做功的常用方法，在研究某一物体受到力的持续作用而发生状态改变时，如涉及位移和速度而不涉及时间时，应首先考虑应用动能定理6利用WPt计算此种方

3、法多用于功率恒定的情况7.机车启动问题1对机车等交通工具启动类问题，应明确PFv中，P为发动机的实际功率，机车正常行驶中实际功率小于或等于额定功率；F为发动机(机车)的牵引力；v为机车的瞬时速度2机车启动的两种方式：(1)以恒定功率启动（2）以恒定加速度启动(3)机车以恒定加速度启动时的分段处理图732中，0t0段P均匀增加，(PFv，a不变，v均匀增加)，可按匀加速直线运动处理t0时刻P增至P额，v0.t0t1段PP额，功率不变，Ff不变，但牵引力和a变小，此阶段牵引力是变力，牵引力的功为WP(t1t0)t1时刻后，P额Ffvmax成立例题一如图71所示，一辆汽车通过一根绳PQ跨过定滑轮提升

4、井中质量为m的物体，绳的P端拴在车后的挂钩上，Q端拴在物体上，设绳的总长不变，绳的质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦力都忽略不计开始时，车在A处，左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的，左侧绳长为H，提升时车加速向左运动，沿水平方向从A经过B驶向C.设A到B的距离也为H，车过B点时的速度为v0，求车由A运动到B的过程中，绳Q端的拉力对物体所做的功专题二 动能定理及其应用 应用动能定理，一般比应用牛顿第二定律结合运动学公式解题要简单在分析过程的基础上不用研究物体的运动过程中细节的变化，只需考虑整个过程的做功量及过程的始末动能1公式：WEkmv22mv12.2W是合外力对物体做的功可以求物体所受的各力

5、对物体做功的代数和3Ek1mv12，Ek2mv22是物体初、末状态的动能，EkEk2Ek1为物体做功过程中动能的增量4动能定理的研究对象可以是单一物体，也可以是能够看作单一物体的系统，动能定理适用于直线运动，也适用于曲线运动，因此，比牛顿第二定律的适用范围更广泛5应用动能定理可以把物体经历的物理过程分为几段处理，也可以把全过程看作整体阶段来处理在应用动能定理解题时，要注意以下几个问题：(1)正确分析物体受力，要考虑物体所受的所有外力，包括重力(2)要弄清各个外力做功的情况，计算时应把各已知功的正负号代入动能定理的表达式(3)在计算功时，要注意有些力不是全过程都做功的，必须根据不同情况分别对待，

6、求出总功(4)动能定理的计算式为标量式，v必须是相对同一参考系的速度(5)动能是状态量，具有瞬时性，用平均速度计算动能是无意义的例题二 质量为5103 kg的汽车在t0时刻速度v010 m/s，随后以P6104W的额定功率沿平直公路继续前进，经72 s达到最大速度，设汽车受恒定阻力，其大小为2.5103 N，求：(1)汽车的最大速度vm； (2)汽车在72 s内经过的路程s.专题三 机械能守恒定律及其应用1判断机械能守恒的方法一般有两种(1)对某一物体，若只有重力(或系统内的弹力)做功，其他力不做功(或其他力做功的代数和为零)，则该物体的机械能守恒(2)对某一系统，物体间只有动能和重力势能及弹

7、性势能相互转化，系统跟外界没有发生机械能的传递，机械能也没有转变成其他形式的能(如没有内能产生)，则系统的机械能守恒2应用机械能守恒定律解题的一般步骤(1)明确研究对象，选取研究过程；(2)对物体进行受力分析，分析各力做功情况，判断机械能是否守恒；(3)选取参考平面，确定物体在始末状态的机械能；(4)根据机械能守恒定律列方程求解(选取不同的参考平面应以解题方便为原则)例题三 如图72所示，一轻杆可绕O点的水平轴无摩擦地转动，杆两端各固定一个小球，球心到O轴的距离分别为r1和r2，球的质量分别为m1和m2，且m1m2，r1r2.将杆由水平位置从静止开始释放，不考虑空气阻力，求小球m1摆到最低点时

8、的速度是多少？专题四 功能关系的理解及应用1. 能量是物体对外做功的本领能量的具体值往往无多大意义，我们关心的大多是能量的变化量能量的变化必须通过做功才能实现，某种力做功往往与某一具体的能量变化相联系，即所谓功能关系2功是能量转化的量度(1)合外力对物体所做的功等于物体动能的改变W合Ek2Ek1，即动能定理(2)重力做功对应重力势能的改变WGEpEp1Ep2，重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加(3)弹簧弹力做功与弹性势能的改变相对应WFEpEp1Ep2，弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加(4)除重力(或系统内的弹力)以外的其他力做的功与物体机械能的增量相对应，即

9、WE.(5)一对相互作用的滑动摩擦力做功的代数和等于系统内能的增量，即Ffs相对Q.3用功能关系解决的两类问题(1)已知功求能量的转化或能量的数值(2)已知能量转化数值求某个力做功例题四 (2011年宁德高一检测)电动机带动水平传送带以速度v匀速转动，一质量为m的小木块由静止轻放在传送带上，若小木块与传送带之间的动摩擦因数为，如图73所示，当小木块与传送带相对静止时，求：(1)小木块的位移(2)传送带转过的路程(3)小木块获得的动能(4)摩擦过程产生的热量(5)电动机带动传送带匀速转动输出的总能量强化练习1(2011年新余高一检测)用水平恒力F作用于质量为M的物体上使之在光滑的水平面上沿力的方

10、向移动距离为l，恒力做功为W1；再用该恒力作用于质量为m(mW2BW1W2 CW1W2 D无法判断2.2.如图所示，两个互相垂直的力F1和F2作用在同一物体上，F14 N，F23 N物体由静止运动1 m的距离，则物体所受合力及合力做的功正确的是()A7 N7 J B1 N1 JC5 N5 J D5 N7 J3.3.在水平面上，有一弯曲的槽道AB，槽道由半径分别为R/2和R的两个半圆构成(图714)，现用大小恒为F的拉力将一光滑小球从A点沿槽道拉至B点，若拉力F的方向时刻均与小球运动方向一致，则此过程中拉力所做的功为()A零 BFRC.FR D2FR4.(2011年郑州高一检测)关于一对作用力和

11、反作用力的功，下列说法中正确的是()A如果其中一个力做正功，则另一个力必做负功B一对作用力与反作用力做功可能都为零C这两个力一定同时都做正功或同时都做负功 D一对作用力与反作用力做功的代数和必为零5.质量为m的物体静止在光滑水平面上，从t0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733所示，力的方向保持不变，则A3t0时刻的瞬时功率为 B3t0时刻的瞬时功率为C在t0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为D在t0到3t0这段时间内，水平力的平均功率为6.(2011年郑州高一检测)质量为m5103 kg的汽车在水平公路上行驶，阻力是车重的0.1倍让车保持额定功率为60 kW，从静止开

12、始行驶，求(g取10 m/s2)：(1)汽车达到的最大速度vmax；(2)汽车车速v12 m/s时的加速度7.(2011年太原质检)质量为m4.0103 kg的汽车，发动机的额定功率为P40 kW，汽车从静止开始以a0.5 m/s2的加速度行驶，所受阻力F阻2.0103 N，则汽车匀加速行驶的最长时间为多少？汽车可能达到的最大速度为多少？8.为修建高层建筑常用的塔式起重机在起重机将质量m5103 kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a0.2 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vm1.02 m/s的匀速直线运动取g10 m/s2

13、，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9.如图，质量为m的小球，从离桌面H高处由静止下落，桌面离地高度为h.若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个过程中重力势能的变化分别是()Amgh减少mg(Hh)Bmgh减少mg(Hh)Cmgh减少mg(Hh)Dmgh减少mg(Hh)11.在水平地面上放一个竖直轻弹簧，弹簧上端与一个质量为2.0 kg的木块相连，若在木块上再作用一个竖直向下的力F，使木块 缓慢向下移动0.10 m，力F做功2.5 J此时木块再次处于平衡状态，力F的大小为50 N，如图755所示求：(1)在木块

14、下移0.10 m的过程中弹性势能的增加量(2)弹簧的劲度系数(g取10 N/kg)12.(2011年杭州质检)如图所示为某学习小组做“探究功与速度变化的关系”的实验装置，图中小车是在一条橡皮筋作用下弹出，沿木板滑行，这时，橡皮筋对小车做的功记为W.当用2条、3条完全相同的橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，使每次实验中橡皮筋伸长的长度都保持一致，每次实验中小车获得的速度由打点计时器所打的纸带测出(1)在正确操作情况下，打在纸带上的点，并不都是均匀的，为了测量小车获得的速度，应选用纸带的_部分进行测量(根据下图所示的纸带回答)；(2)下面是本实验的数据记录表请运用表中测定的数据在图766所示

15、的坐标系中作出相应的图象，得出正确结论13.一质量为m的小球，用长为l的轻绳悬挂于O点，小球在水平力F作用下，从平衡位置P点很缓慢地移动到Q点，如图所示，则力F所做的功为()A MglcosBFlsin Cmgl(1cos) DFlcos14.将质量m2 kg的金属小球从离地面H2 m的高处由静止释放，落入泥潭并陷入泥中h5 cm深处，不计空气阻力，g取10 m/s2.求泥潭对金属小球的平均阻力大小15.以初速度v1竖直上抛一个质量为m的物体，落回到抛出点的速度大小为v2，如果上升和下降过程中受到的空气阻力大小恒定，求物体能上升的最大高度16.如图775所示，AB与CD为两个对称斜面，其上部足

16、够长，下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切，圆弧圆心角为120，半径R为2.0 m，一个物体在离弧底E高度为h3.0 m处，以初速度4.0 m/s沿斜面运动若物体与两斜面的动摩擦因数为0.02，则物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能走多长路程？(g取10 m/s2)17如图所示装置中，木块与水平桌面间的接触面是光滑的，子弹A沿水平方向射入木块后留在木块内，将弹簧压缩到最短，则从子弹开始射木块到弹簧压缩至最短的整个过程中()A子弹与木块组成的系统机械能守恒B子弹与木块组成的系统机械能不守恒C子弹、木块和弹簧组成的系统机械能守恒D子弹、木块和弹簧组成的系统机械能不守恒18. (2011年长沙高一

17、检测)下列运动中能满足机械能守恒的是()A手榴弹从手中抛出后的运动(不计空气阻力)B子弹射穿木块C细绳一端固定，另一端拴着一个小球，使小球在光滑水平面上做匀速圆周运动D吊车将货物匀速吊起E物体沿光滑圆弧面从下向上滑动F降落伞在空中匀速下降19.(2011年邵阳高一检测)如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R.一质量为m的小物块从斜轨道上的某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg(g为重力加速度)求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h的取值范围20.如图784所示，

18、用长为L的细线，一端系于悬点A，另一端拴住一质量为m的小球，先将小球拉至水平位置并使细线绷直，在悬点A的正下方O点钉有一小钉子，今将小球由静止释放，要使小球能在竖直平面内做完整圆周运动，OA的最小距离是多少？21.如图所示，一固定的楔形木块，其斜面的倾角30，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连接，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上升物块A与斜面间无摩擦，设当A沿斜面下滑L距离后，细线突然断了，求物块B上升的最大高度H.22. (2010年高考课标全国卷)如图793为验证机械能守恒定律的实验装置示

19、意图现有的器材为：带铁夹的铁架台、电磁打点计时器、纸带、带铁夹的重锤、天平回答下列问题：(1)为完成此实验，除了所给的器材，还需要的器材有_(填入正确选项前的字母)A米尺B秒表 C012 V的直流电源 D012 V的交流电源(2)实验中误差产生的原因有_(写出两个原因)23.(2011年广州高一检测)某同学做验证机械能守恒定律实验时，不慎将一条挑选出的纸带一部分损坏，损坏的是前端部分剩下的一段纸带上各相邻点间的距离已测出如图(1)重物在2点的速度v2_，在5点的速度v5_，此过程中动能增加量Ek_，重力势能减少量Ep_.(2)比较得Ek_Ep(填“大于”“等于”“小于”)，原因是_由以上可得出实验结论_单位是cm.已知打点计时器工作频率为50 Hz，重力加速度g取9.8 m/s2.24.(2011年辽宁联考)如图所示，质量为m的小铁块A以水平速度v0冲上质量为M、长为l置于光滑水平面C上的木板B，正好不从木板上掉下，已知A、B间的动摩擦因数为，此时木板对地位移为x，求这一过程中：(1) 木板增加的动能；(2) (2)小铁块减少的动能；(3) (3)系统机械能的减少量；(4) 系统产生的热量