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功与机械能典型例题

功与机械能典型例题
功与机械能典型例题

第六章功与机械能

第一单元功和功率·动能定理

●教学建议

1.备考目标

(1

(2)能力目标

①通过功的计算及功的概念的辨析,培养理解能力.

②通过机车起动问题的分析,培养推理能力及用数学知识解决物理问题的能力.

③通过利用动能定理解题的训练,培养用能量观点处理问题的能力.

④通过功、功率及动能定理求解力学综合问题,培养分析综合能力及对全过程进行整体分析的能力.

2.总体思路与教学建议

(1)本单元的核心是功的概念,在总体设计上自始至终围绕功的概念的理解,功的计算等问题进行深入剖析.动能定理提示了合外力做功(或外力做功的代数和)与物体动能变化之间的关系,体现了一种过程量和状态量之间的关系,它尽管是由牛顿定律导出,但其适用范围更广,解题更简捷方便,在高考中常做为重点考查.因此,本单元大多求解的题目是针对动能定理的应用设计的.

(2)功率以及机车的两种方式起动问题,虽不是本章主干知识,但在实际问题中必涉及功率,因此教师不能掉以轻心,应作为一个重点的概念让学生深入体会.机车的起动问题涉及动力学的动态分析,对训练学生加深对运动和力关系的认识和理解很有帮助,应让学生掌握.

●问题磁场使用指导

一、使用指导

本栏目针对“功”这一概念的理解,动能定理的导出及应用动能定理求变力做功,功率问题,提出了3个方面的问题.“问题1”中的第④、⑤、⑦、⑧是学生不易理解的问题,教师应结合具体实例重点帮助学生分析说明.“问题2”,一般学生在复习时不太注意,教师应布置学生阅读教材,自己建立模型予以推导,并体会动能定理的实质和研究对象、适用范围等.“问题3”中的问题也是学生在解题中常常混淆的问题,如常把发动机的功率(额定功率或实际功率)当作合外力的功率,把额定功率当作实际功率来处理问题等,教师应及时帮助学生澄清模糊认识,正确理解其含义.

二、答案要点

【答案要点】 ①力和力的方向上发生的位移 ②力是恒力 ③标量 ④正功是动力对物体做功,表示有能量传输给物体;负功是阻力对物体做功,表示物体把能量传输给外界 ⑤无关 ⑥不是 ⑦不是 ⑧不是

2.不仅恒力能对物体做功,更多的情况是变力做功,如何求变力做功?请你解答下面的题目后说出一种方法.

(1)试在下列简化情况下从牛顿定律出发,导出动能定理的表达式:物体为质点,作用力是恒力,运动轨迹为直线.要求写出每个符号以及所得结果中每项的意义.

(2)如图6—1—1所示,一弹簧振子,物块的质量为m ,它与水平桌面间的动摩擦因素为μ.起初用手按住物块,物块的速度为零,弹簧的伸长量为x .然后放手,当弹簧的长度回到原长时,物块速度为v 0.试用动能定理求此过程中弹力所做的功.

图6—1—1

【答案要点】 (1)设物体的质量为m ,初速度为v 1,在与运动方向相同的恒力F 的作用下发生一段位移s ,速度增加到v 2,在这一过程中,力F 所做的功W =Fs .根据牛顿第二

定律有F =ma ,根据匀加速运动的公式v 22-v 12=2as ,有s =a

v v 22122- 由此可得W =Fs =ma a

v v 22122-, 即W =21mv 22-2

1mv 12 式中W 是恒力F 做的功,21

mv 22为末动能,21mv 12为初动能.可见,合外力所做的功等

于物体动能的增量.

(2)物块由弹簧伸长量为x 滑至弹簧恢复原长的过程中,弹力随伸长量的变化而变化是一变力,其功无法用公式法W =Fs cos θ正面求解,而用动能定理则较为简单,由W 弹-μmgx = 21mv 02-0,可直接得出W 弹=2

1mv 02+μmgx 的结论. 3.在生产实践中,不仅要知道机械做了多少功,而且要知道它做功的快慢.做功的快慢用功率表示.

请回答:(1)动力机械的功率是指哪个力的功率?

(2)动力机械的额定功率的含义是什么?

(3)额定功率与实际功率有何不同?

(4)以额定功率起动的机车,在起动过程中做什么样的运动?它的最大行驶速度取决于哪些因素?

【答案要点】 (1)牵引力(2)发动机正常工作时的最大功率(3)实际功率小于或等于额定功率(4)加速度越来越小的加速运动;额定功率的大小和所受阻力的大小(v m =f F P ).

●案例探究使用指导

一、使用指导

本栏目以功、功率、机车起动问题、动能定理等概念和规律的理解为重点设置了6个案例.“案例1”突出了如何理解和计算功;“案例2”侧重于如何根据运动状态的变化,判断功的正负以及是否做功;“案例3”突出了用动能定理求变力的功;“案例4”突出了构建物理模型求解平均功率问题;“案例5”侧重于全程应用动能定理,体现动能定理解题的优越性;“案例6”是机车起动问题的分析,其中涉及W牵=Pt以及动能定理的应用.教师在指导学生解题时,应提醒学生注意分析物理过程,突出方法应用.

二、案例探究

[案例1]质量为m的物块始终固定在倾角为θ的斜面上(如图6—1—2),下列说法中正确的是

图6—1—2

A.若斜面向右匀速移动距离s,斜面对物块没有做功

B.若斜面向上匀速移动距离s,斜面对物块做功mgs

C.若斜面向左以加速度a移动距离s,斜面对物块做功mas

D.若斜面向下以加速度a移动距离s,斜面对物块做功m(g+a)s

【解题思路】要明确斜面对物块做的功是指斜面对物块的作用力的功.

若斜面和物块匀速运动,则斜面对物块的作用力必与重力大小相等、方向相反.因此,若斜面匀速向右运动时,力与位移垂直不做功;匀速向上移动s,斜面对物块做功为mgs.若斜面向左以加速度a运动时,斜面对物块作用力与重力的合力为ma,方向水平向左,因此该合力做功为mas,但重力不做功,故斜面对物块做功为mas.若斜面向下以加速度a运动时,物体受合外力大小为ma,方向竖直向下,故合力做功为mas,又因重力做功为mgs,故斜面做功W=mas-mgs=m(a-g)s.[或据牛顿第二定律求出斜面对物块的作用力F,∵mg-F=ma∴F=m(g-a),W=-Fs=m(a-g)s].

【正确答案】ABC

【评点与探究】(1)功的计算要明确是什么力在哪段位移过程中的功,功的大小只取决于该力和力方向上的位移,与其他因素无关.

(2)一个物体对另一个物体做功是指一个物体对另一个物体的作用力(可能是几个力的合力)做的功.

[案例2]一物体在滑动摩擦力作用下,正在水平面上做匀减速直线运动,从某时刻起,对物体再施加一水平恒力F,那么,在此后的一段时间内

A.如果物体改做匀速运动,力F一定对物体做正功

B.如果物体改做匀加速运动,力F一定对物体做正功

C.如果物体改做匀减速运动,力F一定对物体做负功

D.如果物体改做曲线运动,力F可能对物体不做功

【解题思路】物体受滑动摩擦力而减速,若改为匀速或加速运动,施加的恒力一定与物体运动方向相同,A、B正确.如果物体仍做减速运动,F有可能与物体运动方向相同,但也可能是F小于滑动摩擦力,使物体仍减速运动,则F可能做正功,C错.如果物体改做曲线运动,恒力F不可能时刻与运动方向垂直,F一定对物体做功,D错.

【正确答案】 AB

【评点与探究】 C 、D 选项具有一定的迷惑性.C 选项中物体仍做匀减速运动,物体受的合力一定与速度反向,但并未说明加速度的值变大了还是变小了,不能判定F 的方向与速度是反向还是同向.

D 选项中,易让人联想到圆周运动的向心力不做功而错选.但向心力的方向时刻改变,不可能是恒力,此恒力一定对物体做了功.

[案例3]一质量为m 的小球,用长为L 的轻绳悬挂于O 点.小球在水平拉力F 作用下,从平衡位置P 点很缓慢地移动到Q 点,如图6—1—3,则力F 所做的功为

图6—1—3

A.mgL cos θ

B.mgL (1-cos θ)

C.FL cos θ

D.FL θ

【解题思路】 “对缓慢地移动”的理解要抓住两层意思;其一:物体的动能不发生变化,且总趋近于零;其二,物体的每一个状态都是平衡状态,因此不同位置力F 不同,则F 为变力.求F 的功,由于F 为变力,所以不能直接用W =Fs cos α计算.但根据动能定理也可研究力的功.对球从P 到Q 的过程,有重力做功,且重力做负功.重力为恒力,恒力的功可直接用W =Fs cos α,所以W G =mgL (1-cos θ);还有F 做功,且F 做正功,用W F 表示.物体的动能没发生变化,由动能定理W =ΔE k 有W F -mgL (1-cos θ)=0,则W F =mgL (1-cos θ).

【正确答案】 B

【评点与探究】 (1)本题属求解变力做功问题.把握题目的隐含条件,区分F 是恒力还是变力是解决该题的关键.

(2)若将该题改为“在水平恒力F 作用下由P 点移动到Q 点,求力F 做的功是多少”?你应如何求解?(答案:FL sin θ)

(3)若改为F 大小不变,方向始终沿小球运动的轨迹(圆弧)的切线方向呢?(答案:FL θ)

[案例4]跳绳是一种健身运动.设某运动员的质量是50 kg ,他在1 min 内跳绳180次.假定在每次跳跃中,脚与地面的接触时间占跳跃一次所需时间的5

2,则运动员跳绳时克服重力做功的平均功率是__________ W ?(g 取10 m/s 2)

【解题思路】 由于跳绳呈周期性运动,因此我们只需分析一个周期内的情况,找出在一个周期内运动员克服重力做了多少功,即可求解.

跳跃的周期

T =18060 s=3

1 s 每个周期内运动员在空中运动的时间

t 1=53T =5

1 s 运动员在空中可视为做竖直上抛运动,则起跳的初速度

v 0=g ·21t =2

1×10×51 m/s=1 m/s 每次跳跃时运动员上升的最大高度

h =g v 220=20

1 m 所以每次跳跃时,运动员克服重力做的功为

W =mgh =50×10×20

1 J=25 J 故克服重力做功的平均功率为

3

125==t

W P W=75 W 【正确答案】 75

【评点与探究】 对较复杂的现象和问题进行定性或半定量的分析和合理的估算,从而对事物具有粗略的、总体的把握和认识,是一种很重要的科学素养.估算不仅是一个计算问题,而且还是一个物理问题,要先从物理上寻找估算的依据,除去次要因素,突出主要因素,构建出一个简化了的物理模型(如本题将运动员在空中的运动视为竖直上抛运动),然后选用合适的物理规律解题.

[案例5]人从一定高度落地容易造成骨折.一般人胫骨的极限抗压强度约为1.5× 108 N/m 2,胫骨最小横截面积大多为3.2 cm 2.假若一质量为50 kg 的人从某一高度直膝双足落地,落地时其重心又下降约1 cm.试计算一下这个高度超过多少时,就会导致胫骨骨折.(g 取10 m/s 2)

【解题思路】 由题意胫骨最小处所受冲击力超过F =δ·S =1.5×108×2×3.2× 10-4 N=9.6×104 N 时会造成骨折.

设下落安全高度为h 1,触地时重心又下降高度为h 2,落地者质量为m ,落地速度为v ,与地碰撞时间为Δt

由动能定理:mg (h 1+h 2)-Fh 2=0

所以

h 1=m g

F h 2-h 2 代入数据得h 1=10

50106.94

??×0.01 m-0.01 m=1.91 m 【正确答案】 1.91 m

【评点与探究】 应用动能定理解题时,要选取一个过程,确定两个状态,即初状态和末状态,以及与过程对应的所有外力的代数和.由于动能定理中所涉及的功和动能是标量,无需考虑方向.因此,无论物体是沿直线还是曲线运动,无论是单一运动过程还是复杂的运

动过程,都可以求解.

[案例6]质量为m 的汽车,沿平直公路加速行驶,当汽车的速度为v 1时,汽车立即以不变的功率P 继续行驶,经过距离s ,速度达到最大值v 2,设汽车行驶过程中受到的阻力始终不变,求汽车的速度从v 1增至v 2的过程中,牵引力所做的功以及所经历的时间.

【解题思路】 汽车是以恒定的功率从v 1增至v 2,在此过程中汽车的牵引力一直在减小,可见牵引力做功不能根据做功公式直接求出,所经历的时间也不能根据牛顿运动定律得到,均需从动能定理入手,结合公式P =Fv 得出结果.

【规范解答】设汽车行驶过程中受到的阻力大小为F f ,则有

P =Fv 2=F f v 2

① 由动能定理,得

W 牵-F f s =21mv 22-21mv 12

由①、②式得

W 牵=21mv 22-21mv 12+2v Ps ③

由于汽车是以恒定的功率P 行驶,所以有

W 牵=Pt

解③、④式,得 t =2212222v s P mv P mv +- ⑤

③式、⑤式即为所求.

【评点与探究】 本题考查了以恒定功率行驶的汽车做功的计算.该类问题一般涉及两种情况:一是以额定功率起动的汽车运动问题,再是以恒定牵引力起动的汽车运动问题.这两类问题均需通过受力分析,运用牛顿第二定律分析求解.

●知识归纳使用指导

本栏目内容体现了本单元的知识要点,并在教材基础上,对恒力做功的计算,平均功率、即时功率、额定功率、实际功率的概念,机车起动的两种方式的分析以及动能定理的实质等问题作了进一步的拓展.这部分内容是求解相关物理问题的基础,需要深刻理解.

1.功的公式W =Fs cos α中,s 为质点的位移,α是力与位移间的夹角,不论质点做直线还是曲线运动,恒力对质点做功都可以用上式计算.计算时,经常用二种不同的处理方法:一是先求出位移在力的方向上的分量s 1=s cos α,再求功W =Fs ;二是先求出力在位移方向上的分量F 1=F cos α,再求功W =F 1s .

2.功率反映做功的快慢.定义式为P =t W .平均功率可用P =t

W 或P =F v cos α(式中v 为平均速度)表示.瞬时功率是时间趋于无限小时平均功率的极限值,计算式P =Fv cos α,式中α是力F 与瞬时速度v 的夹角,此式对恒力、变力做功情况都适用.功率问题常跟一些实际问题,比如发动机、心脏搏动等有关.

额定功率是机械正常工作时输出的最大功率.机械在额定功率下工作,F 与v 是互相制约的.实际功率P 实=Fv ,式中力F 和速度v 都是同一时刻的瞬时值.实际功率应小于或等于额定功率.

3.机车起动的两种方式

(1)机车以恒定功率起动的情况:

(2)机车以匀加速起动到获得最大速度的情况(设阻力恒定):

4.动能和动能定理

(1)动能的表达式:E k =

21mv 2.动能是标量.动能是状态量,具有瞬时性,与平均速度对应的2

1mv 2是无意义的. (2)动能定理:动能定理公式W =ΔE k =

21mv 22-21mv 12,式中的“W ”表示合外力做的功,也可以是各外力做功的代数和.它既可以是几个力同时做的功的代数和,也可以是各外力在不同时间内做的功的积累;既可以是恒力做的功,也可以是变力做的功.

动能定理揭示了外力对物体做的总功与物体动能变化之间的关系.物体动能的变化由合外力的功来度量.合外力做正功,物体动能增加;合外力做负功,物体动能减少.

●思维拓展使用指导

本栏目就如何理解功的概念,动能定理可求解哪些问题,以及如何求变力做功问题进行了归纳整理.教师在指导学生复习时,可结合相关的案例给予说明;布置相关的习题,让学生体会概念、运用方法、拓宽思路、提高思维能力和解题能力.

1.对“功”的理解

(1)功是过程量:功是表示力对空间的积累作用的物理量,说到功,必须明确是哪个力对哪个物体、在哪一个过程中做的功.

(2)功是标量:功的正、负含义不表示功的大小,只表示力对物体做功的性质或力对物体做功引起的物体能量变化的情况.

(3)功是相对量:由于位移大小s 与参考系选择有关,因而功的大小也与参考系选择有关,通常选地面为参考系,s 是相对于地面的位移.

(4)功的大小只取决于力和力的方向上的位移,与其他因素无关.

2.动能定理的应用

动能定理是从功和能的定义出发,直接由牛顿定律导出的.应用动能定理来求解某些物理问题往往比应用牛顿定律简便得多.比如,只要算出物体在运动过程中各外力对物体做的功的代数和,就可以从物体的初始(或终末)状态,确定它们的最终(或初始)状态,而不需要分析物体在整个运动过程中的运动情况;或只要知道物体的初始动能和终末动能,就可以计算合力对物体所做的功.对于一些物体受的力不是恒力,运动轨迹不是直线,运动过程较为复杂的题目,用动能定理解答往往比较方便.

3.变力做功的求法

对于变力做功一般不能依定义式W=Fs cosα直接求解,但可依物理规律通过技巧的转化间接求解.

(1)平均力法:

如果参与做功的变力方向不变,而大小随位移线性变化,则可求出平均力等效代入公式W=F s cosα求解.

(2)图象法:

如果参与做功的变力方向与位移方向始终一致而大小随时间变化,我们可作出该力随位移变化的图象.如图6—1—4,那么图线下方所围成的面积,即为变力做的功.

图6—1—4

(3)动能定理法:

在某些问题中,由于力F大小或方向的变化,导致无法直接由W=Fs cosα求变力F做功的值.此时,我们可由其做功的结果——动能的变化来求变力F的功:W=ΔE k.

(4)功能关系法:

能是物体做功的本领,功是能量转化的量度.由此,对于大小、方向都随时变化的变力F 所做的功,可以通过对物理过程的分析,从能量转化多少的角度来求解.

●备考创新训练解析

一、设置意图

本栏目以对概念、规律的理解和体现能力考查为目标,分三大块单独命题.(一)双基过关类题目突出了对功、功率概念、动能定理内涵的理解的考查及基本解题方法的考查.(二)能力提高类题目突出了动能定理的灵活运用及抽象思维能力的考查.11题、12题突出了整体运用动能定理的观点,10题突出了动能定理与图象的综合.(三)应用创新类题目突出了功、功率、动能定理在日常生活中的应用,考查学以致用,联系实际的能力.复习中要通过做题训练基本的解题方法,体会用动能定理解题的优越性.

二、参考解答

(一)双基过关类

1.以恒力推物体使它在粗糙水平面上移动一段距离,力所做的功为W1,平均功率为P1,在末位置瞬时功率为P1′; 以相同的恒力推该物体使它在光滑水平面移动相同的距离,力所做的功为W2,平均功率为P2,在末位置的瞬时功率为P2′,则下列结论中正确的是

A.W1>W2

B.W1=W2

C.P 1=P 2

D.P 1′>P 2′ 【命题意图】 本题考查功和功率的计算,平均功率公式及瞬时功率公式的应用.

【解题思路】 本题是恒力对物体做功问题,由于移动相同的距离,由W =Fs ,知W 1=W 2;在粗糙水平面上运动时的加速度小于在光滑水平面上运动时的加速度,故运动时间前者比后者长,末速度前者比后者小,由P =t

W 及瞬时功率公式P =Fv cos α知P 1<P 2,P 1′<P 2′ 【正确答案】 B

2.在图6—1—5中,A 、B 两物体叠放在一起,A 被不可伸长的水平细绳系于左墙上,B 在拉力F 作用下向右匀速运动,在此过程中,A 、B 间的摩擦力的做功情况是

图6—1—5

A.对A 、B 都做负功

B.对A 不做功,对B 做负功

C.对A 做正功,对B 做负功

D.对A 、B 都不做功

【命题意图】 根据力的方向进而判断其做功情况.

【解题思路】 A 、B 受到的滑动摩擦力分别与F 相同和相反,但A 的位移为零,故知摩擦力对A 不做功,对B 做负功.

【正确答案】 B

3.水平地面上放一个重4 N 的足球,一个小孩用10 N 的力踢球,使球向前运动2 m ,关于小孩对球做功的下列说法中正确的是

A.小孩对球做功20 J

B.小孩对球做功8 J

C.小孩对球做功28 J

D.题中条件不足,无法算出小孩对球做功多少

【命题意图】 本题考查对瞬时作用力做功的理解.

【解题思路】 小孩对球做的功可用动能定理求出,但因未知小球获得的速度(不知球与地面间的动摩擦因数,因而也求不出初速度),故条件不足,无法计算.

【正确答案】 D

4.如图6—1—6所示,质量为m 的物体P 放在光滑的倾角为θ的直角劈上,同时用力F 向右推劈,使P 与劈保持相对静止,当前进的水平位移为s 时,劈对P 做的功为

图6—1—6 A.Fs

B.mg sin θ·s /2

C.mg cos θ·s

D.mg tan θ·s

【命题意图】 利用牛顿定律求作用力,利用功的公式计算功的大小.

【解题思路】 由于P 与劈保持相对静止,故P 必做匀加速运动,如图所示.可知F N =

cos mg ,故此过程中劈对P 做的功即弹力F N 做的功W =F N ·s ·sin θ=mg tan θ·s .

【正确答案】 D

5.如图6—1—7所示,质量为m 的物体,由h 高处无初速滑下,至平面上A 点静止,不考虑B 点处能量转化,若施加平行路径的外力使物体由A 点沿原路径返回C 点,则外力至少做功为

图6—1—7

A.mg

B.2mgh

C.3mgh

D.无法计算

【命题意图】 利用动能定理求变力的功.

【解题思路】 设物体由C 至A 过程中摩擦力对m 做的功为W f ,由动能定理得:mgh -W f =0.由A 返回C 的过程中,W -W f -mgh =0.故有:

W =W f +mgh =2mgh

【正确答案】 B

6.在距地面10 m 高处,一人以50 m/s 的速度水平抛出一个质量为4 kg 的物体,物体落地时速度大小仍然是50 m/s ,则人抛出物体的过程中对物体所做的功为__________,飞行过程中的物体克服空气阻力所做的功为__________.(g 取10 m/s 2)

【命题意图】 动能定理的应用,注重对物理过程分析能力的考查.

【解题思路】 设抛出过程人对物体做功为W 1,由动能定理:W 1=21mv 02=2

1×4×502 J=5×103 J.由抛出到落地的过程中,由动能定理mgh -W f =0.知克服阻力做的功的大小W f =mgh =4×10×10 J=400 J.

【正确答案】 5×103 J ;4×102 J

7.质量为2×103 kg 的汽车,发动机输出功率为30×103 W ,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,其加速度为__________m/s 2.

【命题意图】 用功率公式P =Fv 分析机车运动过程,注重考查物理过程的分析能力.

【解题思路】 汽车达到最大速度时,牵引力等于阻力,再求出速度为10 m/s 时的牵引力就可以求出加速度.

设汽车受到的阻力为F μ,则P =F μ·v m

故F μ=m

v P =1510303

? N=2×103 N 当速度为10 m/s 时,汽车的牵引力F =v P = 10

10303

? N=3×103 N 加速度a =33310

2102103??-?=-m F F μ

m/s 2 =0.5 m/s 2

【正确答案】 0.5

(二)能力提高类

8.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

①上升过程中克服重力做的功大于下降过程中重力做的功

②上升过程中克服重力做的功等于下降过程中重力做的功

③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的平均功率

④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的平均功率

以上叙述正确的是

A.①③

B.②④

C.②③

D.①④

【命题意图】 本题不仅考查功、功率知识的理解,更重要的是考查解题的处理方法和创新思维能力.

【解题思路】 小球上升和下降的位移大小相等,上升过程克服重力做功和下降过程重力做功均为mgh .上升过程合外力为mg +F f ,下降过程中是mg -F f ,上升过程中的加速度a 1大于下降过程中的加速度a 2,在位移大小相等的情况下,上升时间t 1比下降时间t 2小,因此上升过程中克服重力做功的平均功率P 1=1

t m gh 大于下隆过程中重力做功的平均功率P 2=2

t m gh .本题也可以运用能量关系来解,考虑空气阻力,小球落到原速度v 2小于抛出时速度v 1,可用类比方法得出t 1<t 2,推出P 1>P 2的结论.

【正确答案】 C

9.如图6—1—8所示,质量为M 的木块放在光滑的水平面上,质量为m 的子弹以速度v 0沿水平方向射中木块,并最终留在木块中与木块一起以速度v 运动.已知当子弹相对木块静止时,木块前进距离L ,子弹进入木块的深度为s ,若木块对子弹的阻力F 视为恒定,则下列关系式中正确的是

图6—1—8

①FL =

2

1Mv 2 ②Fs =2

1mv 2 ③Fs =21mv 02-2

1v 2 ④F (L +s )= 21mv 02-21mv 2 A.①②③ B.①③④ C.②③④

D.①②③④ 【命题意图】 动能定理的应用,注重培养物理过程的分析能力.

【解题思路】 根据动能定理,对子弹:-F (L +s )= 21mv 2-2

1mv 02知选项④正确;对木块:FL =21Mv 2,故①正确.由以上二式整理可得Fs =21mv 02-2

1(M +m )v 2,③正确. 【正确答案】 B

10.水平面上的甲、乙两物体,在某时刻动能相同,它们仅在摩擦力作用下逐渐停下来,图6—1—9中,a 、b 分别表示甲、乙的动能E 和位移s 的图象,下列说法正确的是

图6—1—9

①若甲和乙与水平面的动摩擦因数相同,则甲的质量一定比乙大

②若甲和乙与水平面的动摩擦因数相同,则甲的质量一定比乙小

③若甲和乙的质量相等,则甲和地面的动摩擦因数一定比乙大

④若甲和乙的质量相等,则甲和地面的动摩擦因数一定比乙小

A.①③

B.②④

C.②③

D.①④

【命题意图】 本题考查动能定理的应用和物理图象的识别能力.

【解题思路】 由动能定理可得μmgs =E ,可见,图线的斜率的大小表示μmg .

【正确答案】 A

11.质量为5×103 kg 的汽车,由静止开始沿平直公路行驶,当速度达到一定值后,关闭发动机滑行,速度图象如图6—1—10所示,则在汽车行驶的整个过程中,发动机做功为__________;汽车克服摩擦力做功为__________.

图6—1—10

【命题意图】 对全过程整体使用动能定理,注重考查对物理图象的理解及对物理情景的想象能力.

【解题思路】 由20 s ~60 s 的图象知加速度大小

a 2=40

20 m/s 2=0.5 m/s 2 即摩擦力

F μ=ma =5×103×0.5 N=2.5×103 N

全过程汽车的位移s =2

2060? m=600 m 故发动机做功的大小等于摩擦力做功的大小

W =F μ·s =2.5×103×600 J=1.5×106 J

【正确答案】 1.5×106 J;1.5×106 J

12.在光滑斜面的底端静置一个物体,从某时刻开始有一个沿斜面向上的恒力F 作用在物体上,使物体沿斜面向上滑去.经一段时间突然撤去这个力,又经过相同的时间物体又返回斜面的底部,且具有120 J 的动能.则

(1)恒力F 对物体所做的功为多少?

(2)撤去恒力F 时,物体具有的动能为多少?

【命题意图】 动能定理及牛顿运动定律的应用,整体法分析物理过程,注重理解能力的考查.

【解题思路】 用动能定理结合匀变速运动分析求解.

【规范解答】 (1)对整个过程,据动能定理得

W =Fs 1=ΔE k =120 J

(2)设撤去力F 前加速度为a 1,撤去力F 后加速度为a 2,则有

s 1=21a 1t 2 ①

s 2=a 1t ·t -21a 2t 2 ②

据题意:s 1+s 2=0

③ 将①②式代入③式得a 2=3a 1

故3(F -mg sin θ)=mg sin θ

即F =3

sin 4θmg ∴ΔE k =(F -mg sin θ) s 1=

41Fs 1=30 J 【正确答案】 (1)120 J (2)30 J

(三)应用创新类

13.测定运动员体能的一种装置如图6—1—11所示,运动员质量m 1,绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮(不计滑轮摩擦、质量),悬挂重物m 2,人用力蹬传送带而人的重心不动,使传送带上侧以速率v 向右运动,下面是人对传送带做功的四种说法:

①人对传送带做功②人对传送带不做功③人对传送带做功的功率为m 2gv ④人对传送带做功的功率为(m 1+m 2)gv

以上说法正确的是

A.①③

B.①④

C.只有①

D.只有②

【命题意图】 联系体育运动考查对功、功率的理解和计算.

【解题思路】 因人的重心对地不动,故人受的摩擦力大小等于m 2g ,故人对传送带的摩擦力大小为m 2g .由于传送带在该力的方向上有位移,因此人对传送带做功,做功的功率P =m 2gv .

【正确答案】 A

14.如图6—1—12,爱斯基摩人和狗都匀速拉雪橇走了同样的路程,人所做的功__________狗所做的功.(填“大于”“等于”或“小于”)

图6—1—12

【命题意图】 本题在考查功的计算的同时,重点考查观察及推理能力.

【解题思路】 雪橇与冰面的动摩擦因数相同.狗拉雪橇的合力沿水平方向,合力F 1=μ1N F =μMg ,人沿斜向上方向拉,雪橇对地面的正压力减小,摩擦力也减小,人的拉力在位移

方向上的分力F 2<F 1,故人所做的功小于狗所做的功.

【正确答案】 小于

15.用塑料部件代替金属部件可以减小汽车质量,从而可以节能.假设汽车使用塑料部件后质量为原来的5

4,而其他性能不变.若车行驶时所受的阻力与车的质量成正比,则与原来相比,使用塑料部件的汽车能节省__________%的汽油.

【命题意图】 本题考查灵活运用所学知识进行科学推理的能力.

【解题思路】 题目中仅给出了“汽车使用塑料部件后质量为原来的5

4”,“车行驶时所受的阻力与车的质量成正比”这些无具体数据的已知条件,要求回答“能节省百分之几的汽油”这一具有确切答案的问题,一些考生不知从何下手.

实际上,我们可通过认真审题后,先破译题中的“其他性能”不变,再从题述条件出发进行推理,导出其正确答案.

汽车“其他性能不变”我们可以作两种理解,第一种理解为汽车行驶速度不变,汽车发动机效率不变;第二种理解为汽车发动机的输出功率不变,效率不变.

由题述可知:采用塑料部件后,汽车质量M 减为原来的5

4.因行驶时所受阻力与汽车的

质量M 成正比,由此可推出采用塑料部件后,汽车行驶时所受阻力F f 将减少为原来的54.因汽车正常行驶时牵引力F =F f ,所以汽车的牵引力F 也减少为原来的5

4. 若按上述的第一种理解,汽车行驶速度不变,则由P =Fv 可知,牵引力F 减小为原来的54,汽车的输出功率P 也将减少为原来的5

4.由汽车发动机效率不变可知.汽车单位时间内消耗的汽油也将减少为原来的54,由此可得出,与原来相比,使用塑料部件的汽车能节省5

1,即20%的汽油.

若按上述的第二种理解,汽车发动机的输出功率P 不变,则由P =Fv 可知,牵引力F 减少到原来的

54,汽车行驶速度v 将增大到原来的4

5,行驶相同路程s 所需的时间t 将减少到原来的54,消耗汽油也将减少到原来的5

4,由此可得出,与原来相比,使用塑料部件的汽车能节省51,即节省20%的汽油. 【正确答案】 20

16.两个人要将质量M =1000 kg 的小车沿一小型铁轨推上长l =5 m 、高h =1 m 的斜坡顶端.已知车在任何情况下所受的摩擦阻力恒为车重的0.12倍,两人能发挥的最大推力各为 800 N.在不允许使用别的工具的情况下,两人能否将车刚好推到坡顶?如果能应如何办?(要求写出分析和计算过程)

【命题意图】 动能定理的应用,考查学生应用物理知识解决实际问题的能力,培养发散思维能力.

【解题思路】 计算车在坡路上运动时受到的阻力及二人推力之和的关系,

若推力之和小于阻力,则需先将车在水平坡路上推动一段距离,先达到一定动能后再冲上斜坡,利用动能定理求出最短距离即可.

【规范解答】 车沿斜坡运动时所受阻力为

F μ=Mg sin α+kMg =1000×10×5

1 N+0.12×1000×10 N=3200 N 而两人的推力合力最大为

F =800×2 N=1600 N <F μ

所以,如果两人直接沿斜坡推物体,不可能将物体推到坡顶.

但因物体在水平面上所受阻力为

F μ′=kMg =0.12×1000×10 N=1200 N

故可先在水平面上推一段距离后再上斜坡.设在水平面上先推s 的距离,则据动能定理有

Fs +Fl -kMg (l +s )-Mgh =0

即(1600-1200)(5+s )-103×10×1=0

解得s =20 m

【正确答案】 20 m

●备课资料汇编

开车为什么要换档?

乘坐汽车如果坐在前排,可以看到司机不时地调整方向盘右边的“摇杆”——换档器;

也常常听说汽车有“人工换档”“自动换档”之分;游戏玩家们一定对“极品飞车”情有独钟,但是“业余”车手可能很少选择“手动换档”一项,因为老是容易忘记换档而被其他赛车一一超过.没有真正地驾驶过汽车,许多人可能都不知道“换档”为何物?

让我们先来研究这样一个问题:一辆汽车发动机的额定输出功率是P 0,当它满载乘客前进时,受到的阻力为F f ,此时这辆汽车的最高速率能达到多少?

汽车的发动机是用来提供牵引力的,发动机做功就表现为牵引力做功,如果发动机功率为P ,而这时汽车的速度为v ,那么根据瞬时功率公式,牵引力F 就是:

F =v

P (注意:牵引力总是与速度同方向的) 即发动机功率一定的时候,牵引力与汽车速度成反比.汽车前进时,可以视为受到牵引力和反方向的阻力作用,根据牛顿定律,汽车是加速还是减速或者是匀速运动,完全取决于牵引力与阻力的相对大小.若牵引力大于阻力,汽车就会加速,但是相应的牵引力就逐渐减小,直到牵引力减少到与阻力相等时,汽车就停止加速保持匀速运动了;反过来,若某时刻阻力大于牵引力,汽车就减速而牵引力增大,直到等于阻力时,汽车的速度便稳定下来了.所以,当发动机功率一定时,汽车的稳定行进速度总是在牵引力等于阻力时获得,且满足:

v 稳=阻

牵F P F P 由于阻力只取决于路面的载客情况,所以想要提高汽车的稳定运动的速度,惟一的办法就是加大发动机的输出功率.但是发动机最大的输出功率就是额定输出功率,这样汽车的最快速度也只能在这一功率下得到:

v max =阻

F P 0 实际上汽车的轮子与发动机之间是连动的,所谓“档(gear )”就是二者之间的传动齿轮(我们在可变速自行车上也能看到),一旦发动机的功率一定,那么汽车速度的改变只能通过人为“换档”来实现,而不会像斜面上的滑块那样随着受力的改变而自如的变速,除非发动机被迫停止工作(熄火)或断开齿轮连接(空档).假定发动机总是在额定功率下工作(将油门加到最大),换高速档时,轮子就转得快,汽车速度自然也大,但是发动机所能产生的牵引力比较小,换到低速档,汽车速度慢了但牵引力却增加了.如果汽车总是在同种负荷(阻力相同)下行进,那么自然可以固定在某个档位,让汽车在这一档位以最高速度行驶;但是路面情况是变化的,因而阻力也不时的改变着,为了让汽车能够正常行驶,我们必须通过换档调速来实现牵引力的调整.例如汽车原本在水平路面上以最高的速度行驶,牵引力较小;当遇到一个上坡时,阻力就会显著增加,汽车速度将有减小的趋势(不在空档不会自动减速),如果司机此时不顺应这种趋势把档位降低从而增大牵引力,那么发动机就会出现“超载”,“超载”过大它便罢工了——“熄火”.同样的道理,当汽车启动加速时,需要比匀速行驶更大的牵引力,就必须将速度设置在低速档位.

第二单元 功和能·机械能守恒定律

●教学建议

1.备考目标

(1)知识目标

①根据势能的相对性培养发散思维能力.

②通过重力做功的特点及重力做功与重力势能改变之间的关系,培养分析推理能力.

③通过机械能守恒定律的导出,培养分析与比较的辩证思维能力.

④通过功和能关系的综合分析,培养全面分析问题的综合能力.

2.总体思路与教学建议

本单元的核心是机械能守恒定律.机械能的概念和机械能守恒定律,是学习各种不同形式的能量转化规律的起点,也是运动学和动力学知识的进一步综合和扩展.因此,本单元在设计过程中,力图突出这个核心.首先从功和能的关系入手提出问题,进而应用动能定理导出功能原理,再由功能原理在限定条件下导出机械能守恒定律.需要说明的是,这个思路有利于学生在更深刻地理解功能关系的基础上,把握机械能守恒的条件,建议教师将功能原理补充给学生.用功和能的观点处理问题,一般不考虑具体的运动过程,只考虑始、末状态,为解决问题提供了方便.因此,教师要结合案例启发学生深入理解、用心体会,学会分析和解决问题的方法.

●问题磁场使用指导

一、使用指导

本栏目针对势能概念的理解提出了“问题1”,势能的相对性和系统共具有是解的难点,教师应注意帮助学生如何去理解.其余问题中,⑤⑥⑦学生可能存在疑惑,教师应注意适时点拨.“问题2”实质上是用动能定理和重力做功与重力势能变化的关系推导功能原理,从而为推导机械能守恒定律打下埋伏.教师可从功能原理出发,向学生展示机械能守恒为什么是有条件的.“问题3”是机械能的转化与守恒定律在实际中的应用,教师应通过该问题提醒学生注意分析身边的物理现象和物理规律.

二、答案要点

2.我们知道,物体动能的变化数量可由外力做功的代数和量度,不同形式的机械能转化的数量由重力(或弹力)做功来量度,那么机械能与其他形式的能之间相互转化时,由哪些力做功量度呢?

【答案要点】重力和弹力(一般指弹簧)之外的力.

3.随着人类能量消耗的迅速增加,如何有效地提高能量利用率是人类所面临的一项重要任务.图6—2—1是上海“明珠线”某轻轨车站的设计方案,与站台连接的轨道为一个小的坡度,请你从能量利用效率的角度,分析这种设计的优点.

图6—2—1

【答案要点】列车进站时,利用上坡使部分动能转化为重力势能,减少因为刹车而损耗的机械能;列车出站时利用下坡把储存的重力势能又转化为动能,起到节能作用.

●案例探究使用指导

一、使用指导

本栏目4个案例的设置意图是:“案例1”是探究不同力的功和对应能量变化的关系,侧重考查分析推理能力;“案例2”侧重于机械能守恒条件的分析,考查对不同物理情景的分析和守恒条件的理解能力;“案例3”联系竖直面内的圆周运动,探究系统机械能守恒的问题;“案例4”侧重于在理解功能关系的基础上,采用什么方法去解决问题.需要说明的是,“案例3”的解题思路中对选项A进行了定量计算,目的是让学生明确如何用机械能守恒定律列式求解问题,教师应启发学生如何定性分析得出结论;“案例4”体现的思维难度较大,教师应注意点拨和诱导.

二、案例探究

[案例1]一小滑块放在如图6—2—2所示的凹形斜面上,用力F沿斜面向下拉小滑块,小滑块沿斜面运动了一段距离.若已知在这过程中,拉力F所做的功的大小(绝对值)为A,斜面对滑块的作用力所做的功的大小为B,重力做功的大小为C,空气阻力做功的大小为D.当用这些量表达时,小滑块的动能的改变(指末态动能减去初态动能)等于__________;滑块的重力势能的改变等于__________;滑块机械能(指动能与重力势能之和)的改变等于__________.

图6—2—2

【解题思路】据动能定理,动能的改变等于外力做功的代数和,其中做负功的有空气阻力.斜面对滑块的作用力(因弹力不做功,实际上为摩擦阻力的功).因此ΔE k=A-B+C-D;

重力势能的减少等于重力做的功,因此ΔE p=-C;

滑块机械能的改变等于重力之外的其他力做的功,因此

ΔE=A-B-D

【正确答案】A-B+C-D;-C;A-B-D

【评点与探究】(1)本题综合考查对功能关系的理解能力和运用已知规律推出未知规律的逻辑推理能力.

(2)力对物体做功,会引起能量形式的转化,并可用功的大小去量度能量转化的多少.做功与能量转化之间建立起来的对应关系,是我们解决力学问题的又一思路.

(3)除重力(或弹力)外的力对物体做的功等于物体机械能的改变量这一结论称为功能原理,功能原理对几个物体组成的相互作用的系统同样适用.

[案例2]在下列几个实例中,机械能守恒的是

图6—2—3

A.在平衡力作用下运动的物体

B.在光滑水平面上被细线拴住做匀速圆周运动的小球

C.在粗糙斜面上下滑的物体,下滑过程中受到沿斜面向下的拉力,拉力大小等于滑动摩擦力

D.如图6—2—3所示,在光滑水平面的压缩弹簧过程中的小球

【解题思路】 在平衡力作用下物体的运动是匀速运动,动能保持不变,但如果物体的高度发生变化,则机械能变化,例如降落伞匀速下降时机械能减少.在光滑水平面上做匀速圆周运动的小球动能不变,它的重力势能也没有变化,这一过程中绳子拉力和桌面给它的弹力都不做功.在粗糙斜面上下滑的物体,除重力做功外,摩擦力做功(做负功)和拉力做功的代数和为零(斜面给它的弹力不做功),满足机械能守恒的条件,小球在光滑水平面上压缩弹簧的过程中动能不断减少,通过弹力做功使弹簧中的弹性势能不断增加,对小球和弹簧这一系统来说机械能守恒,但仅对小球来说,机械能在减少.

【正确答案】 BC

[案例3]如图6—2—4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2 m 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

图6—2—4

A.A 球到达最低点时速度为零

B.A 球机械能减少量等于B 球机械能增加量

C.B 球向左摆动所能达到的最高位置应高于A 球开始运动时的高度

D.当支架从左向右回摆时,A 球能回到起始高度

【解题思路】 本题是三角支架在竖直面上的运动.竖直面上圆周运动问题一般用牛顿第二定律结合机械能守恒定律解决.对三角支架和A 、B 球组成的系统,在支架摆动过程中只有重力做功,遵守机械能守恒定律.支架向左摆动时,A 球的机械能减少,B 球的机械能增加.根据机械能守恒定律,B 、D 正确.

设三角支架的边长为l ,当A 球摆到最低点时,B 球向左到达与A 球开始运动时的高度. 因摆动中A 、B 两球角速度ω相同,由v =ωl 可知,A 、B 两球的线速度也相同,设为v 由机械能守恒定律得:

2mgl cos60°-mgl cos60°=21×2mv 2+2

1mv 2 解出:v =3

g ≠0

由于B 球到达与A 球开始运动时的高度时,A 、B 两球都有一定速度v ,两球还要继续向左摆动,使B 球所能达到的最高位置高于A 球开始运动的高度.所以选项A 错,C 正确.

【正确答案】 BCD

【评点与探究】 应用机械能守恒定律求解多个物体组成的系统问题是近几年物理高考的热点,涉及的考题既有单独以选择、填空或计算形式出现的,也有与动量守恒等相结合的综合题.系统应用机械能守恒必须注意外力只有重力(或弹力)做功,内力做功但代数和为零,因而只有系统内部的动能和势能之间的相互转化或转移,系统内物体不与系统外物体发生机械能转移,也无机械能与其他形式能之间的转化.解题的关键是正确分析问题所涉及的物理过程.

[案例4]面积很大的水池,水深为H ,水面上浮着一正方体木块.木块边长为a ,密度为水的2

1,质量为m .开始时,木块静止,有一半没入水中,如图6—2—5所示.现用力F 将木块缓慢地压到池底,不计摩擦,求:

图6—2—5

(1)从木块刚好完全没入水中到停在池底的过程中,池水势能的改变量.

(2)从开始到木块刚好完全没入水的过程中,力F 所做的功.

【解题思路】 (1)由于水池面积很大,故木块压入水中后,池水的高度变化可以忽略不计.如图6—2—6所示,1,2分别表示木块刚好没入水中时和到达池底的位置,木块从1移到2,相当于同体积的水从2移到1,所以池水势能的改变量等于这部分水在位置1和位置2的势能之差.(2)如图6—2—7所示,木块刚好完全没入水中时,图中划斜线部分的水被排开,效果等效于这部分水被平铺于水面,势能增加ΔE 水,木块重心降低,势能减小,增量为ΔE 木.根据功能关系,力F 做的功等于系统机械能的变化ΔE 水+ΔE 木.

【规范解答】 (1)因为木块质量为m ,密度为水的1/2,所以跟木块同体积的水的质量为2 m .故池水势能的改变量

ΔE =2mg (H -2a )-2mg ·2

a =2mg (H -a ) (2)图6—2—7中划斜线部分水的质量为m ,平铺于水面后,其重力势能改变量为

图6—2—6 图6—2—7

ΔE 水=mgH -mg (H -43a )= 4

3mga 木块重力势能的改变量为

(完整版)2018初中物理功和机械能练习题及答案

2018初中物理功和机械能练习题 一、选择填空 1. 如图3所示,小朋友沿着滑梯匀速下滑的过程中,下列说法中正确的是(忽略空气阻力)( ) A.他受重力、支持力、下滑力和摩擦力的共同作用 B.他受重力、支持力和摩擦力的共同作用 C.他的重力势能转化成了动能和内能 D.他的重力势能减小,动能增大,机械能不变 2. 直升机在匀速下降过程中,能量变化情况是() A.势能减少,动能增加,机械能不变B.势能减少,动能不变,机械能减少 C.势能不变,动能不变,机械能不变D.势能减少,动能不变,机械能不变 3. 关于机械能的论述,下列说法正确的是() A.在空中飞行的飞机只具有动能B.炮弹具有的机械能一定比子弹具有的机械能大 C.质量和速度都相同的物体具有的动能一样大D.质量大的物体的具有的重力势能一定大5. 甲、乙两辆汽车,功率之比为2∶1,在相同时间内沿水平路面通过的距离之比为1∶2.则它们所做的功之比为() A.2∶1 B.1∶1C.1∶4D.4∶1 6. 下列单位中不是功的单位的是() A.W·s B.J C.J/s D.N·m 8. 跳水运动员从最高点向水面下落的过程中,他的________能逐渐减少,________能逐渐增加. 9. 一只小鸟在空中飞行时具有40J的机械能,若它具有10J的势能,则它具有________J的动能. 10. 小明在水平面上用50 N的水平推力,加速推着一辆重120 N的小车,前进了10 m,小明的推 力做功是________J.水平面对小车的支持力做功是________J. 11. 甲、乙两辆汽车在公路上匀速行驶.如果它们的功率相同,行驶速度之比v甲∶v乙=2∶1.在 相同的时间内,甲、乙两车牵引力做功之比为________.

功和机械能专题训练(答案版)

功和机械能专题训练 一.选择题 1. (2014重庆B卷)在第十七届“渝洽会”上,重庆造恩斯特龙408型直升机(如图4所示)签下了20架大订单。该型直升机在加速上升的过程中(忽略燃油变化),下列关于直升机的动能和势能变化情况的描述,正确的是( A ) A.动能增大,势能减小 B. 动能减小,势能增大 C. 动能增大,势能增大 D. 动能减小,势能减小 2.(2014?邵阳)如图,跳伞运动员在空中匀速直线下降的过程中,下列说法正确的是( B ) A、人和伞的总重力大于空气的阻力 B、人和伞的总重力等于空气的阻力 C、人和伞的重力势能在增大 D、人和伞的动能在减小 3.(2014?菏泽)如图所示,光滑斜面AB>AC,沿斜面AB和AC分别将同一重物 从它们的底部拉到顶部,所需拉力分别为F 1和F 2 ,所做的功分别为W A 和W B .则, ( A ) A.F 1<F 2 ,W 1 =W 2 B.F 1 <F 2 ,W 1 <W 2 C.F 1>F 2 ,W 1 >W 2 D.F 1 >F 2 ,W 1 =W 2 4.(2014?株洲)在小球从O点由静止开始沿x轴竖直下落的过程中,小球某种形式的能量E随下落高度x变化的图象如图所示.若不计空气阻力,那么这种能量是( B ) A.重力势能B.动能C.机械能D.内能 第4题图第5题图第6题图 5.(2014?株洲多选)在排球运动中,跳发球(图)是最具威力的发球方式,其动作要领可简化为“抛球、腾空、击球和落地”四个过程,其中运动员对排球做功的过程有(AC) A.抛球B.腾空C.击球D.落地

6.(2014?威海)如图所示,小明在做模拟“蹦极”的小实验时,将一根橡皮筋一端系一质量为m的小球,另一端固定在a点,b点是橡皮筋不系小球自然下垂时下端所在的位置,c点是小球从a点自由下落所能到达的最低点,在小球从a 点到c点运动的过程中,不考虑空气阻力,以下说法正确的是( D )A.小球到达b点时,受的合力为零 B.小球到达c点时,受的合力为零 C.小球的动能一直在增加,重力势能一直在减小 D.在c点小球的动能为零,橡皮筋的弹性势能最大 7.(2014?南京)“青奥会”将于今年8月在南京举行,如图四项运动包含了一些物理知识,下列描述正确的是( D ) A.跳水运动员在空中下落的过程中,动能变小,重力势能变大 B.足球运动员对球的作用力和球受到的重力是一对相互作用力 C.举重运动员将杠铃举在空中静止时,他受到的重力和地面对他的支持力相互平衡 D.篮球运动员抛出的篮球在空中先上升后下落,是因为力改变了篮球的运动状态 8.(2014?泰安)如图,用F=20N的水平推力推着重为40N的物体沿水平方向做直线运动,若推力F对物体做了40J的功,则在这一过程中(C) A.重力做的功一定为40J B.物体一定受到20N的摩擦力C.物体一定运动了2m D.物体一定运动了4m 9.(2014?广州)如图,用大小相等的拉力F,分别沿斜面和水平面拉木箱,拉 力方向和运动方向始终一致,运动时间t ab >t cd ,运动距离s ab =s cd ,比较两种情况 下拉力所做的功和功率(B) A.ab段做功较多B.a b段与cd段的功一样多C.ab段功率较大D.a b段与cd段的功率一样大 10.(2014?广州)人直接用F 1的力匀速提升重物,所做的功是W 1 ,若人使用 某机械匀速提升该重物到同一高度则人的拉力为F 2,所做的功是W 2 (C) A.F 1一定大于F 2 B.F 1 一定小于F 2 C.W 2一定大于W 1 D.只有F 2 大于F 1 ,W 2 才大于W 1

2017年新人教版十一章《功和机械能》单元测试题及答案

第^一章 功与机械能单元测试题 一、选择题(每小题4分,共48分) 1. 小王用推车将重100N 得垃圾运到垃圾箱得过程中,刚好在水平大理石地面 与水泥地面上各匀速运动了 20m,比较在两段路面上做功得情况,下列说法正确得 就是() A. 推力与摩擦力就是一对平衡力,所以没做功 B. 推力与摩擦力就是一对相互作用力,所以没做功 C. 在水泥地面上得摩擦力大,所以做功多 D. 两段路面做得功一样多 2、在汶川地震得抗震救灾中,党与政府把救人放在重中之重得位置。在倒 塌房屋得废墟中搜救被困人员,重型吊机起到了重要得作用。假如起重机得钢丝 绳吊着6X 105N 得重物匀速上升,图1所示得图像中,能正确反映钢丝绳得拉力所 做得功与时间关系得就是() 3、星期天一大早,爸爸驾车载着李红一家去石家庄玩。 李红从车窗向外瞧,恰好瞧到交通标志牌上得标志,如图2所示。若汽车以72km/h 得速度在匀速行驶 ,此时发动机得功率为 60kW,则下面说法中正确得就是 ( ) A. 汽车行驶时,受到得阻力为833N B. 此时汽车得牵引力为3000N C. 汽车到达石家庄,全程克服阻力所做得功就是1、2X 105J D. 汽车在行驶过程,只受到一对平衡力得作用 4、 骑自行车时,在上坡前往往要加紧蹬几下脚踏板,这就是为了() A. 增大惯性 B.增大上坡得推力 C.增大动能 D. 增大势能 5、 关于能量得大小,下列说法中错误得就是 在到达某处路段时 O t/s O t/s O t/s B C 图1 D

A、运动速度越大得物体,动能也越大 B、质量大得物体,动能不一定大

C、质量大得物体,其重力势能不一定大 D质量越大得物体,被举得越高,其重力势能就越大 6 三峡水库修建大坝,为了提高水位,增加水得() A.内能 B.重力势能 C.弹性势能 D.动能 7、物体在平衡力得作用下,下列说法中正确得就是 A、具有得机械能一定不变 B、具有得动能一定不变 C、具有得重力势能一定不变 D、无法判断 8、小孩从滑梯上匀速下滑得过程中,下列说法中正确得就是 A、重力势能减少,动能增加 B、重力势能增加,动能减少 C、重力势能增加,动能不变 D、重力势能减少,动能不变 9、2008年8月13日,中国选手刘春红在一场比赛中5破世界纪录,以总成绩286kg,稳获69kg女子举重金牌,成功卫冕。图2所示就是她得比赛情景。下面就是对她挺举过程得详细描述:①她蹲下身子,用力向上提杠铃,但杠 铃未离开地面;②杠铃离开地面,被她举至肩头;③杠铃在她肩头 停留一段时间;④将杠铃从肩头举过头顶;⑤举着杠铃在头顶停留 一段时间。下面说法中正确得就是() A. 整个过程刘春红都对杠铃做了功 图2 B. 整个过程刘春红都没有对杠铃做功 C. 刘春红只在①③⑤阶段对杠铃做了功 D. 刘春红只在②④阶段对杠铃做了功 10、如图3所示,就是郭晶晶、吴敏霞进行双人三米板跳水比赛得情景,从起跳至落到水面得过程中,她们得动能与重力势能变化得情况就是 () A、动能一直减小,重力势能一直增大 B、动能一直增大,重力势能一直减小 C、动能先增大后减小,重力势能先减小后增大 图3 D动能先减小后增大,重力势能先增大后减小 11、下列有关功率得说法中,正确得就是() A物体做功越多,功率越大 B 物体做功时间越长,功率越大 C物体做越快,功率越大 D 物体做功时间越短,功率越大 12、2005年10月13日,西昌卫星发射中心用“长征四号乙”运载火箭,成

高中物理机械能守恒定律经典例题及技巧

一、单个物体的机械能守恒 判断一个物体的机械能是否守恒有两种方法:(1)物体在运动过程中只有重力做功,物体的机械能守恒。 物体在运动过程中不受媒质阻力和摩擦阻力,物体的机械能守恒。 所涉及到的题型有四类:(1)阻力不计的抛体类。(2)固定的光滑斜面类。(3)固定的光滑圆弧类。(4)悬点固定的摆动类。 (1)阻力不计的抛体类 包括竖直上抛;竖直下抛;斜上抛;斜下抛;平抛,只要物体在运动过程中所受的空气阻力不计。那么物体在运动过程中就只受重力作用,也只有重力做功,通过重力做功,实现重力势能与机械能之间的等量转换,因此物体的机械能守恒。 ( 例:在高为h 的空中以初速度v 0抛也一物体,不计空气阻力,求物体落地 时的速度大小 分析:物体在运动过程中只受重力,也只有重力做功,因此物体的机械能 守恒,选水平地面为零势面,则物体抛出时和着地时的机械能相等 2202 121t mv mv mgh =+ 得:gh v v t 220+= (2)固定的光滑斜面类 在固定光滑斜面上运动的物体,同时受到重力和支持力的作用,由于支持力和物体运动的方向始终垂直,对运动物体不做功,因此,只有重力做功,物体的机械能守恒。 例,以初速度v 0 冲上倾角为光滑斜面,求物体在斜面上运动的距离是多少 分析:物体在运动过程中受到重力和支持力的作用,但只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选水平地面为零势面,则物体开始上滑时和到达最高时的机械能相等 θsin 2120?==mgs mgh mv 得:θ sin 220g v s = $ (3)固定的光滑圆弧类 在固定的光滑圆弧上运动的物体,只受到重力和支持力的作用,由于支持力始终沿圆弧的法线方向而和物体运动的速度方向垂直,对运动物体不做功,故只有重力做功,物体的机械能守恒。 例:固定的光滑圆弧竖直放置,半径为R ,一体积不计的金属球在圆弧的最低点至少具有多大的速度才能作一个完整的圆周运动 分析:物体在运动过程中受到重力和圆弧的压力,但只有重力做功,因此物体的机械能守恒,选物体运动的最低点为重力势能的零势面,则物体在最低和最高点时的机械能相等 2202 1221t mv R mg mv += 要想使物体做一个完整的圆周运动,物体到达最高点时必须具有的最小速度为: Rg v t = 所以 gR v 50= (4)悬点固定的摆动类 [

第十一章机械功和机械能经典题型精选

第十一章机械功和机械能经典精选 类型一:功的概念和计算 基础题 【例1】以下几种情况中,力对物体做功的有() A.人用力提杠铃,没有提起来B.沿着斜面把汽油桶推上车厢 C.用力提着水桶水平移动2米,水桶离地面高度不变 D.物体在光滑水平面上匀速前进二米 【例2】下列关于物体是否做功的说法中正确的是() A.起重机吊着钢筋水平匀速移动一段距离,起重机对钢筋做了功 B.被脚踢出的足球在草地上滚动的过程中,脚对足球做了功 C.小刚从地上捡起篮球的过程中,小刚对篮球做了功 D.小丽背着书包站在路边等车,小丽对书包做了功 的是() 【例3】关于图所示的各种情景,下面说法错误 .. A.甲图中:系安全带可预防汽车突然减速时人由于惯性前冲而撞伤 B.乙图中:人用力向上搬大石块没有搬动,则重力对大石块做了功 C.丙图中:在拉力作用下拉力器弹簧变长,说明力可使物体发生形变

D .丁图中:抛出的石块在重力作用下改变原来的运动方向和运动快慢 【例4】 物体A 在水平拉力F =20N 的作用下,第一次加速运动了10m ,第二次匀速运动了10m ,第 三次减速运动了10m ,在三次不同的运动情况中比较拉力F 对物体做的功( ) A .第一次最多 B .第二次最多 C .三次一样多 D .第三次最多 【例5】 如图所示,已知A B C M M M >>.在同样大小的力F 作用下,三个物体都沿着力的方向移动了 距离s ,则力F 所做的功( ) A .A 情况下F 做功最多 B .B 情况下F 做功最多 C .C 情况下F 做功最多 D .三种情况下F 做功相同 【例6】 今年6月美国将在科罗拉多大峡谷建成观景台.观景台搭建在大峡谷的西侧谷壁上,呈U 字 型,离谷底1200m 高,取名为“人行天桥”,如图所示.如果在建造过程中有一块质量为0.1kg 的石子从观景台掉落谷底,则下落过程中,石子的重力做功为(g 取10N/kg )( ) A .12J B .1200J C .51.210J ? D .61.210J ? 【例7】 某商场扶梯的高度是5m ,扶梯长7m ,小明体重为600N .扶梯把小明从三楼送上四楼的过程 中对小明做功_________J . 中档题 【例8】 足球运动员用500N 的力踢球,足球离开运动员的脚后向前运动了50m ,在此运动过程中, 运动员对足球做的功是 J . 【例9】 某人用20N 的力将重为15N 的球推出去后,球在地面上滚动了10m 后停下来,这个人对球所做 的功为( ) A .0 B .200J C .150J D .条件不足,无法计算 【例10】 重为1000N 的小车,在拉力的作用下沿水平地面匀速前进10m ,小车所受阻力为车重 的0.3倍,则拉力对小车做的功为_________J ;小车的重力做的功为_________J . 【例11】 如图所示,建筑工人用滑轮组提升重为220N 的泥桶,动滑轮重为20N ,不计滑轮与 轴之间的摩擦及绳重.若工人在5s 将绳子匀速向上拉6m .求: (1)泥桶上升的高度;(2)拉力做的功 【例12】 一个滑块质量2千克,在光滑斜面上由A 滑到B ,如图所

人教版八年级下册物理功和机械能测试题及答案

功和机械能综合测试题 一、选择题:(每小题3分,共30分) 1.如图15-1所示的四种情景中,人对物体做功的是() 图15-1 2.用100N的水平力F1在光滑的水平面上拉1000N的重物,用100N的水平拉力F2沿粗糙水平面拉500N的重物,分别前进了10m.则() A.F1做功多B.F2做功多C.F1、F2做功一样多D.不能判断 3.下列说法中正确的是() A.机械效率越高的机械做功越快 B.机械效率越高的机械做功越多 C.功率越大的机械做功越多 D.功率越大的机械做功越快 4.使用简单机械的好处是( ) A.减少额外功B.增大功率 C.省力又省功D.省力或方便工作 5.体育课上掷铅球,某同学用550N的推力将38N的铅球推出了7.5m远,这位同学在推铅球时对铅球做的功为( ) A.285J B.4125J C.4 410J D.无法判断 6.某同学用一滑轮组分别将两个质量不等的重物匀速提升相同的高度(不计摩擦),则在两次提升重物的过程中( ) A.机械效率相等 B.做的额外功相等 C.做的总功相等 D.绳子自由端移动的距离不等 7.一个人用同样大小的水平方向的力拉木箱,分别在光滑和粗糙的两种水平地面上前进相同的距离,关于拉力所做的功,下列说法中正确的是( ) A.在粗糙的地面上做功较多 B.在光滑的地面上做功较多 C.两次做功一样多 D.条件不足,无法比较两次做功的多少功的计算 8.起重机将500N的货物匀速吊起12m,然后将货物水平移动2m,在整个过程中起重机拉力做的功为() A.7×103J B.6×103J C.1000J D.1.2×104J 9.如图15-2所示,一个质量为50kg的人,在10s内连续向上跳12个台阶,已知每个台阶的高度为0.2m,则这个人在这段时间内的功率是()(g取10N/kg)

【物理】初中物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

【物理】初中物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案) 一、功和机械能选择题 1.分别用如图所示的甲、乙两个滑轮组,在5s内将重为100N的物体G匀速提升2m,每 个滑轮的重均为10N.不计绳重及摩擦,此过程中() A.拉力F甲小于拉力F乙 B.F甲做的功大于F乙做的功 C.甲滑轮组的机械效率小于乙滑轮组的机械效率 D.F甲做功的功率等于F乙做功的功率 【答案】D 【解析】 【详解】 由题可知,甲乙两滑轮组均将相同物体提升相同高度,由W有=Gh可知W甲有=W乙有;不计绳 重及摩擦,均只需克服动滑轮自重做额外功,甲乙中均只有一个动滑轮,且动滑轮的重相同,由 W额=G动h可知W甲额=W乙额,因为W总=W有+W额,所以W总甲=W总乙。A. 由图可知,n1= 2,n2=3,不计绳重及摩擦,则F甲=(G+G动)=×(100N+10N)=55N,F乙=(G+G 动)=×(100N+10N)=36.7N

八年级物理功和机械能经典题型

八年级物理功和机械能经典题型

简单机械、功和能综合练习 综合练习 例1:在图1中画出力F1、F2对支点O的力臂,并分别用字母L1、L2表示. 分析和画力臂的步骤如下: (1)在杠杆的示意图上确定支点.将力的作用线用虚线延长.如图2所示.得到动力作用线和阻力作用线. (2)再从支点O向力的作用线做垂线,画出垂足.则支点列垂足的距离就是力臂. 力臂用虚线表示,支点到垂足用大括号勾出,并用字母L1、L2分别表示动力臂和阻力臂. 注意: (1)力臂是从支点到力的作用线的垂直距离.不要错误地理解为从支点到力的作用点的距离. (2)画力臂,要规范.力的延长线、力臂要用虚线表示,力臂要用大括号括出,且在力臂旁边用字母L表示出来. 例2:如图3所示,在距杠杆右端20厘米的B处挂有600牛的重物.要使杠杆平衡,需要在距B处60厘米的A处至少加牛的力,且方向为 . 分析和运用杠杆的平衡条件解题注意: (1)在杠杆的示意图上标明支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂. (2)再根据杠杆平衡条件列出方程,代入数据,求出结果.

挂在B处的重物,对杠杆的力为阻力用F2表示,阻力臂l2 = 20厘米,作用在A点的力用F1表示,当竖直向上用力时,所用动力F1最小,此时,动力臂为l1 = 20厘米 + 60厘米 = 80厘米,如图4所示.利用杠杆平衡条件,求解. 应在A处加150牛的力. 判断力的方向的方法:作用在B点的F2×l2的作用效果是使杠杆绕支点沿顺时针的方向转动.要使杠杆平衡,作用在A点的F1×l1的作用效果应使杠杆沿逆时针方向转动,因而动力F1的方向应是竖直向上. 说明: (1)杠杆平衡条件的另一种表达方式为: 即动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一. 所以×600牛 = 150牛 (2)使用杠杆平衡条件解题时,等号两边力臂的单位可约去,所以只要动力臂和阻力臂单位相同就可以了. 例3:如图5所示,O为杠杆的支点,杠杆的重物G和力F1的作用下处于水平位置并且平衡.如果用力F2代替力F1使杠杆在图中位置保持平衡,下面关系中正确的是 A. B. C. D. 分析和杠杆在重物和力F1作用下处于平衡.设杠杆平衡时,物体用在

功和机械能测试卷及答案(1)

功和机械能测试卷及答案(1) 一、选择题 1.古代战争中,军队用投石车投出巨石攻击城墙,在巨石被投出到击中城墙的过程中,下列说法正确的是 A.巨石在上升过程中动能不断增大 B.巨石在最高点时动能为零 C.巨石在下降过程中动能转化为重力势能 D.巨石在下降过程中重力势能不断减小 【答案】D 【解析】 A、巨石运动过程中,上升阶段,速度减小,动能减小;故A错误; B、巨石在最高点时仍保持一定的速度运动,动能不为零;故B错误;CD、巨石下落过程速度增大,动能增大,高度减小,重力势能减小,重力势能转化为动能;故C错误,D正确.故选D. 2.有甲、乙两个完全相同的小球。在同一高度以大小相等的速度,将甲球竖直向下抛出、将乙球竖直向上抛出,如图所示。若不计空气阻力,下列说法正确的是 A.抛出时刻,甲球比乙球的动能小 B.抛出时刻,甲球比乙球的重力势能小 C.乙球上升过程中,重力势能转化为动能 D.甲球下落过程中,它的机械能保持不变 【答案】D 【解析】 【详解】 A.抛出时刻,甲乙两球的速度大小相等,又因为甲乙是两个完全相同的小球,因此甲乙两球的质量相等,所以抛出时刻甲球和乙球的动能相等;故A错误; B.由题意可知,甲乙两球的质量相等,甲乙两个小球在同一高度抛出,所以抛出时刻甲球和乙球的重力势能相等;故B错误; C.乙球上升过程中,速度越来越小,高度越来越高,是动能转化为重力势能;故C错误;

D.甲球下落过程中,速度越来越大,高度越来越低,是重力势能转化为动能,由于不计空气阻力,所以甲球下落过程中,它的机械能保持不变;故D正确。 3.如图所示为乒乓球在水平地面上连续弹跳时产生的轨迹的一部分,该图表明() A.在图中乒乓球的弹跳方向为自右向左 B.乒乓球弹跳时机械能守恒 C.乒乓球运动过程中重力势能一直减小 D.乒乓球某次弹起过程中,弹起瞬间的动能大于此过程最高点时的重力势能 【答案】D 【解析】 【详解】 乒乓球在地面上连续弹跳中是动能和势能的相互转化.由于球与地面碰撞时有能量损失,运动中有空气阻力,所以小球在运动中机械能逐渐变小.小球向上运动时,动能转化为重力势能;下降时重力势能转化为动能,因为机械能在逐渐减小,所以球跳起的高度逐渐减小,AB选项不符合题意.乒乓球在向上运动时,重力势能增大,下降时重力势能减小,C 选项不符合题意,D选项符合题意. 4.在校园足球比赛中,队员把足球踢出后,足球在水平地面上向前减速运动,如图所示.以下关于足球在水平地面上运动的这一过程中说法正确的是 A.足球所受的重力做了功B.脚一直对足球做功 C.足球受到非平衡力作用D.地面的支持力对足球做了功 【答案】C 【解析】 【详解】 A、重力时竖直向下的,球在地面上移动的距离是水平方向,即力与距离垂直,重力不做功,故A错误; B、球离开运动员的脚以后,以后不再受运动员的作用力,故脚对球不再做功,故B错误; C、由于足球的运动速度越来越慢,运动速度发生了变化,故受到的是非平衡力,故C正确;

(完整版)高中物理机械能守恒经典习题30道带答案

一.选择题(共30小题) 1.(2015?金山区一模)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 f1、W f2分别表示前两次克服摩擦力所做的功,则()A.W F2>4W F1,W f2>2W f1B.W F2>4W F1,W f2=2W f1 C.W F2<4W F1,W f2=2W f1D.W F2<4W F1,W f2<2W f1 2.(2008?山东)质量为1500kg的汽车在平直的公路上运动,v﹣t图象如图所示,由此可求() A.前25s内汽车的平均速度 B.前10s内汽车的加速度 C.前10s内汽车所受的阻力 D.15﹣25s内合外力对汽车所做的功 3.(2007?上海)物体沿直线运动的v﹣t图如图所示,已知在第1秒内合外力对物体做的功为W,则下列结论正确的是() A.从第1秒末到第3秒末合外力做功为W B.从第3秒末到第5秒末合外力做功为﹣2W C.从第5秒末到第7秒末合外力做功为W D.从第3秒末到第4秒末合外力做功为﹣0.75W 4.(2015?武清区校级学业考试)如图所示,物体在力F的作用下沿水平面移动了一段位移L,甲、乙、丙、丁四种情况下,力F和位移L的大小以及θ角均相同,则力F做功相同的是() A.甲图与乙图B.乙图与丙图C.丙图与丁图D.乙图与丁图5.(2015?赫山区校级一模)如图所示,A、B两物体质量分别是m A和m B,用劲度系数为k的弹簧相连,A、B 处于静止状态.现对A施竖直向上的力F提起A,使B对地面恰无压力.当撤去F,A由静止向下运动至最大速度时,重力做功为()

初中物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

初中物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案) 一、功和机械能选择题 1.跳伞运动员在空中匀速下落时,以下说法中正确的有 A.重力势能减少,动能增加,机械能不变 B.重力势能增加,动能减少,机械能不变 C.重力势能减少,动能不变,机械能减少 D.重力势能增加,动能不变,机械能增加 【答案】C 【解析】解:(1)跳伞运动员在空中匀速下落时,质量不变,速度不变,动能不变.(2)跳伞运动员在空中匀速下落时,质量不变,高度越来越小,重力势能越来越小.(3)动能不变,重力势能减小,机械能减小. 故选C. 2.如图,在同样的水平面上,两人分别去推静止在水平面上重100N的同一课桌.小芳用10N的水平推力,课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动;小明用20N的水平推力,课桌在水平面上也做直线运动.则下列说法正确的是 A.小芳推课桌时,推力做功的功率为20W B.小明推课桌时,课桌所受的摩擦力大小为20N C.小芳推课桌时,课桌受到的摩擦力大小为100N D.小明推课桌时,课桌沿水平面也以2m/s做匀速直线运动 【答案】A 【解析】 小芳用10N的水平推力,课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动,则小芳推课桌时,推力做功的功率P=Fv=10N×2m/s=20W,故A正确. 根据小芳用10N的水平推力,课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动可知,课桌处于平衡状态,受平衡力的作用,课桌所受摩擦力的大小和推力相等,即f=F=10N;小明推课桌时,课桌对地面的压力和接触面粗糙程度不变,摩擦力大小不变,仍为10N,故B错误.小芳推课桌时,课桌受到的摩擦力大小与推力是一对平衡力,大小相等,摩擦力为10N,故C错误. 小明推课桌时,推力大于摩擦力,课桌做加速运动,故D错误. 答案为A. 3.班里组织一次“比一比上楼时的功率”活动,从一楼登上五楼,比谁的功率最大。为此,需要测量一些物理量。下列物理量中必须测量的是() ①五楼到一楼的高度H;②从一楼到达五楼所用的时间T; ③每个同学的体重G;④四楼到五楼楼梯的长度L。

八年级物理功和机械能经典题型教学提纲

简单机械、功和能综合练习 综合练习 例1:在图1中画出力F1、F2对支点O的力臂,并分别用字母L1、L2表示. 分析和画力臂的步骤如下: (1)在杠杆的示意图上确定支点.将力的作用线用虚线延长.如图2所示.得到动力作用线和阻力作用线. (2)再从支点O向力的作用线做垂线,画出垂足.则支点列垂足的距离就是力臂. 力臂用虚线表示,支点到垂足用大括号勾出,并用字母L1、L2分别表示动力臂和阻力臂. 注意: (1)力臂是从支点到力的作用线的垂直距离.不要错误地理解为从支点到力的作用点的距离. (2)画力臂,要规范.力的延长线、力臂要用虚线表示,力臂要用大括号括出,且在力臂旁边用字母L表示出来. 例2:如图3所示,在距杠杆右端20厘米的B处挂有600牛的重物.要使杠杆平衡,需要在距B处60厘米的A处至少加牛的力,且方向为 . 分析和运用杠杆的平衡条件解题注意: (1)在杠杆的示意图上标明支点、动力、阻力、动力臂、阻力臂. (2)再根据杠杆平衡条件列出方程,代入数据,求出结果.

挂在B处的重物,对杠杆的力为阻力用F2表示,阻力臂l2 = 20厘米,作用在A点的力用F1表示,当竖直向上用力时,所用动力F1最小,此时,动力臂为l1 = 20厘米 + 60厘米 = 80厘米,如图4所示.利用杠杆平衡条件,求解. 应在A处加150牛的力. 判断力的方向的方法:作用在B点的F2×l2的作用效果是使杠杆绕支点沿顺时针的方向转动.要使杠杆平衡,作用在A点的F1×l1的作用效果应使杠杆沿逆时针方向转动,因而动力F1的方向应是竖直向上. 说明: (1)杠杆平衡条件的另一种表达方式为: 即动力臂是阻力臂的几倍,动力就是阻力的几分之一. 所以×600牛 = 150牛 (2)使用杠杆平衡条件解题时,等号两边力臂的单位可约去,所以只要动力臂和阻力臂单位相同就可以了. 例3:如图5所示,O为杠杆的支点,杠杆的重物G和力F1的作用下处于水平位置并且平衡.如果用力F2代替力F1使杠杆在图中位置保持平衡,下面关系中正确的是 A. B. C. D. 分析和杠杆在重物和力F1作用下处于平衡.设杠杆平衡时,物体用在

(完整版)初三物理机械能习题及答案

初三物理第一章机械能02 有关动能和势能转化的例题 【例1】一只乒乓球由高处静止下落撞击地板后又上升,在整个过程中,乒乓球机械能转化的情 况是 [ ] A.势能→动能→势能。 B.动能→势能→势能。 C.动能→势能→动能→势能→动能。 D.势能→动能→势能→动能→势能。 【例2】物体沿斜面匀速滑下时,它的 [ ] A.动能增加,重力势能减少,机械能不变 B.动能不变,重力势能不变,机械能不变 .动能不变,重力势能减少,机械能减少 C .动能增加,重力势能减少,能械能减少 D1 用一根不可伸长的细线,一端拴住一小球,另一端固定,如图【例3】 →C→的过程中机械能发生怎样的转化?动,小球从B→O 竖直向上抛起的石块,上升过程中,它的速度越来越小(空气的作用不计),这是为什么?【例4】 【课后练习】一、判断题 ( ) 1.向上抛出的小球速度越来越小,因而动能越来 越小。 ( ) .一块大石头与一块小石头都被高举以后,大石头的势能一定比小石头势能大。 2 ( ) .一个人乘在电梯里,当电梯匀速上升时,人的势能增加了,动能减少了。 3 ( ) 4.小孩在荡秋千的过程中,一定是动能转化为势能。 ( ) 5.悬挂在天花板上的吊灯处于静止状态,没有做功,所以也就没有能。( ) 6.因为机械能可以相互转化,所以有动能的物体就一定有势能。 ( ) 7.被抛出的铅球在空 中运动时,因为没有对其他物体做功,所以它没有能。 ( ) .一个人乘在飞机里,当飞机在匀速飞行时人的势能一定保持不变。 8 ( ) 9.跳伞运动员在匀速下降过程中势能在减少,动能在增加。 ( ) 10 .所谓机械能就是机械所具有的能。 二、填空题,这是因为它在近地点的重1 .人造地球卫星在近地点的速度比它在远地点的速度 ______

初中物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案)

初中物理功和机械能解题技巧及经典题型及练习题(含答案) 一、功和机械能选择题 1. 跳伞运动员在空中匀速下落时,以下说法中正确的有 A. 重力势能减少,动能增加,机械能不变 B. 重力势能增加,动能减少,机械能不变 C. 重力势能减少,动能不变,机械能减少 D. 重力势能增加,动能不变,机械能增加 【答案】C 【解析】解:(1 )跳伞运动员在空中匀速下落时,质量不变,速度不变,动能不变. (2 )跳伞运动员在空中匀速下落时,质量不变,高度越来越小,重力势能越来越小. (3 )动能不变,重力势能减小,机械能减小. 故选C. 2. 如图,在同样的水平面上,两人分别去推静止在水平面上重100N的同一课桌.小芳用 10N的水平推力,课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动;小明用20N的水平推力,课桌在水平面上也做直线运动.则下列说法正确的是 A. 小芳推课桌时,推力做功的功率为20W B. 小明推课桌时,课桌所受的摩擦力大小为20N C. 小芳推课桌时,课桌受到的摩擦力大小为100N D. 小明推课桌时,课桌沿水平面也以2m/s做匀速直线运动【答案】A 【解析】 小芳用10N的水平推力,课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动,则小芳推课桌时,推力做 功的功率P=Fv=10N< 2m/s=20V y故A正确. 根据小芳用10N的水平推力,课桌沿水平面以2m/s做匀速直线运动可知,课桌处于平衡状 态,受平衡力的作用,课桌所受摩擦力的大小和推力相等,即f=F=10N ;小明推课桌时, 课桌对地面的压力和接触面粗糙程度不变,摩擦力大小不变,仍为10N,故B错误. 小芳推课桌时,课桌受到的摩擦力大小与推力是一对平衡力,大小相等,摩擦力为10N, 故C错误. 小明推课桌时,推力大于摩擦力,课桌做加速运动,故D错误. 答案为A. 3. 班里组织一次“比一比上楼时的功率”活动,从一楼登上五楼,比谁的功率最大。为此,需要测量一些物理量。下列物理量中必须测

中考物理功和机械能测试题(含答案解析)

中考物理功和机械能测试题(含答案解析) 一、选择题 1.平直公路上的甲、乙两辆汽车,在相同牵引力作用下匀速行驶,如果在相同时间内通过的路程比为3 :2,则甲与乙( ) A .牵引力做功之比为2 :3 B .牵引力做功之比为3 :2 C .牵引力的功率之比为1 :1 D .汽车所受的阻力之比为3 :2 【答案】B 【解析】 【详解】 解答:做功之比112232W Fs W Fs == 功率之比11122232 W P W t W P W t === 牵引力相等,匀速行驶,所以阻力相等,则阻力之比为1:1. 故选B . 2.关于功率概念的理解,下列说法中正确的是 A .功率大的机械做的功多 B .功率大的机械做功时用的时间少 C .单位时间内完成的功越多,则功率越大 D .省力多的机械功率大 【答案】C 【解析】 【详解】 A .W =Pt ,做功多少与功率和时间有关,故A 错误; B .t =W P ,做功的时间与做功和功率有关,故B 错误; C .物体单位时间内做的功为功率,单位时间内做功越多,功率越大,故C 正确; D .功率的大小与省力无关,故D 错误; 3.如图所示,定滑轮重4N ,动滑轮重0.5N ,在拉力F 的作用下,1s 内将重为4N 的物体A 沿竖直方向匀速提高了10cm .如果不计绳重和摩擦.则以下计算结果正确的是

A .绳子自由端移动速度为0.3m/s B .拉力F 的大小为4N C .拉力F 的功率为0.45W D .滑轮组的机械效率为75% 【答案】C 【解析】 【详解】 由图知道,承担物重的绳子的有效股数是:n =2, A .绳端移动的距离是: s =2h =2×0.1m=0.2m , 绳子自由端移动的速度是: 0.2m 0.2m/s 1s s v t === , 故A 错误; B .不计绳重和摩擦,则拉力()()11=4N 0.5N 2.25N 2 F G G n = +?+=动, 故B 错误; C .拉力做的总功:W 总 =Fs =2.25N×0.2m=0.45J ,拉力F 的功率: 0.45J 0.45W 1s W P t = ==总 , 故C 正确; D .拉力做的有用功W 有 =Gh =4N×0.1m=0.4J ,滑轮组的机械效率是: 0.4J 100%100%0.45J W W η=?=?有总≈88.9%, 故D 错误。 4.如图,小聪用力将水平地面上的箱子拉走了;小明用力推箱子,但没有推动.下面关于做功的分析,正确的是 A .小明、小聪都没有对箱子做功 B .小明对箱子做了功,小聪对箱子没有做功

中考复习功和机械能》练习题带答案

中考复习《功和机械能》练习题 学校:___________姓名:___________班级:___________ 一、选择题 1.如图所示,在水平地面上,小聪用力将箱子拉走了;小明用力推箱子,但箱子没有移走,下面关于做功的分析,正确的是() A.小明用了力,他对箱子做了功B.小聪用力拉动了箱子,她对箱子做了功 C.小聪在拉箱子的过程中,箱子的重力做了功D.小明、小聪都没有对箱子做功 2.在如图所示的四种情景中,人对物体做了功的是() A.踢出去的足球,在水平草地上滚动 B.司机推汽车纹丝不动 C.女孩把一箱报刊搬起来 D.学生背着书包,在水平路面上行走 3.如图所示,一个质量为50kg的人,在10s内连续向上跳12个台阶,已知每个台阶的高度为0.2m,则这个人在这段时间内的功率是()(g取10N/kg) A.1200W B.10W C.12W D.120W 4.用大小不同的甲、乙两个力拉同一物体,两力所做的功W与这两个力的方向上移动的距离s的关系图像如图,由图可知,甲乙两个力的大小关系是() A.F甲>F乙 B.F甲<F乙 C.F甲=F乙 D.条件不足,无法比较 5.【原创】如图所示,用力F拉木块沿斜面匀速向上滑动的过程中,下列说法正确的是 A.木块所受的拉力和摩擦力是一对平衡力B.木块受平衡力的作用 C.木块的内能增加D.木块的机械能增加 6.对于功率和机械效率的理解,下列说法中正确的是() A.机械工作时的功率越大,其工作时机械效率一定越高B.机械工作时的功率越大,其工作时一定越省力C.机械做的有用功相同,总功越少,其机械效率一定越高 D.机械工作时越省力,其机械效率一定越高7.图中是一个两面光滑的斜面,∠β大于∠α,同一个物体分别在AC和BC斜面受拉力从底端匀速运动到C点,所需拉力分别为F A、F B,拉力所做功分别为W A、W B,则: A.F A=F B,W A=W B B.F A<F B,W A=W B C.F A<F B,W A<W B D.F A>F B,W A>W B 8.如图所示,沿斜面向上拉一个重为的物体到斜面顶端,斜面长,高.拉力做功为,则下列说法中错误的是()A.拉力的大小为B.拉动重物过程中额外功为 C.斜面的机械效率%D.物体受到的摩擦力为 9.如图所示的滚摆的滚轮在转动时,绳子能绕在轴上,滚轮上升直至最高点.然后滚轮反方向转动,滚轮又下降直至最低点.接着再上升、下降,如此上下往复运动,但每次上升的高度逐渐降低.对滚轮而言,下列说法正确的是() A.滚摆下降时,重力势能减小,动能减小B.滚摆到最低点后又上升,重力势能转化为动能 C.滚摆整个运动过程中,机械能守恒D.滚摆每次上升的高度逐渐减小,说明滚摆的机械能减小10.一个重500N的箱子放在水平地面上,一个小孩用100N的水平拉力将箱子匀速移动5m,另一个大人把这个箱子举高2m,下列说法中正确的是:()

机械功与机械能练习题(含答案)

机械功与机械能巩固练习题 一.选择题 1.用水平拉力F拉物体A在光滑水平面上沿力的方向移动距离s,拉力F做功为W1;用同 2 6.如图3所示,小丽用滑轮组匀速提升一个重为600N的物体,物体上升的速度为0.1m/s, 8.如图5所示,把物体自2m高的A点释放,使其自由下落(注:不计空气的阻力).则下 二.填空题

9.在水平地面上,工人用100N的水平推力推动重150N的箱子,4s内前进了6m,在这个过程中,木箱所受重力对木箱做功为_0____J;工人对木箱做功为_600_____J;箱子运动的平均速度为_1.5____m/s. 10.一建筑工人用50N的水平推力推小车,使小车在水平地面上匀速前进了15m,小车受到的阻力为_50____N.撤去推力,小车仍然能继续向前运动0.5m,这是由于小车具有__ 惯性____.在上述小车前进15.5m的过程中,建筑工人对小车做的功为__750____J.11.地震过后往往会伴有泥石流等灾害,泥石流之所以会造成巨大的危害,是因为由石、泥土被雨水从高处冲下来时将重力势能转化为巨大的动能.灾害发生后,救灾飞机迅速到达灾区上空,当它在一定高度匀速飞行并投下救灾物资后,飞机的机械能将变小(选填“变大”“变小”或“不变”). 12.如图6所示,工人用240N的拉力,在15s的时间内,将重600N的建筑材料提升到6m 高的楼顶上,绳子自由端移动了18 m,拉力做的功是4320J,拉力的功率是288 W.13.用如图7所示的滑轮组在5s时间内,将重为G=400N的物体匀速竖直提升了1m,已知该滑轮组的机械效率为80%,在此过程中做的有用功为400___J,拉力F的功率为100__ W,拉力F的大小为250 N. 14.如图8所示,在50N的水平拉力F作用下,重800N的物体沿水平地面做匀速直线运动,物体与地面间滑动摩擦力为120N.则滑轮组的机械效率为80%__,若绳子自由端向前移动的速度为0.6m/s,则物体在1min内移动的距离为_12___m. 15.在“测定动滑轮机械效率”的实验中,小明用如图9所示的动滑轮提升钩码,改变钩码 )实验时,用手竖直匀速拉动弹簧测力计,使持在动滑轮下的钩码缓缓上升. (2)第①次实验时测得动滑轮的机械效率为_71.4%___ . (3)第③次实验时,钩码上升的速度为0.05m/s,则拉力的功率为_0.17_ W. (4)由表中实验数据分析可知,同一动滑轮,所提升物重增大,机械效率将增大____ (选填“增大”、“减小”或“不变”). 16.如图10是探究“物体动能的大小与什么因素有关?”的实验示意图. ①该实验要探究的是物体动能的大小与物体速度和质量的关系. ②该实验物体的动能是指物体___A____ (选填“A”或“B”). ③该实验物体动能的大小是通过B被撞远近来反映的. ④该实验物体的速度是指物体A从斜面上静止滚下与物体B碰撞时_碰前A(选填“碰前A”、“碰后A”、“碰前B”或“碰后B”)的速度,它是通过__高度___ (选填“高度”或“质量”)来改变的. ⑤实验中多次让物体从斜面同一高度上静止滚下时,应改变_物体A_ (选填“物体A”

八下物理机械能经典习题含答案

八下物理机械能习题 一、实验,探究题 1、在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,小丽同学设计了如图所示甲、乙、丙三次实验。让铁球从同一斜面上某处由静止开始向下运动,然后与放在水平面上的纸盒相碰,铁球与纸盒在水平面上共同移动一段距离后静止。 (1)要探究动能大小与物体质量的关系应按照_____________两图进行实验;实验中为了使两次小球在斜面底端时速度相同,采取的具体操作方法是_____________________。 (2)选用甲、丙两次实验可以得出的结论是________________________________。 (3)该实验是通过观察________________________来比较铁球动能的大小,从而得出结论的。下面的四个实例中也采用这种研究方法的是。 A.认识电压时,我们可以用水压来类比 B.用磁感线来描述磁场 C.探究电功大小与哪些因素有关,通过重物提升的高度来判断电流做功的多少 D.保持电阻不变,改变电阻两端电压,探究电流与电压关系 2、如图所示:在“探究物体的动能大小与哪些因素有关”的实验中,小球由斜面某位置滚下,撞击水平面上的小木块. (1)实验过观察小木块被推动的距离的大小,来判断小球动能的大小. (2)让质量不同的小球A和B(m A<m B),从同一斜面的同一度度由静止开始滚下,目的是为了使小球到达水平面的相同.得出的结论是. (3)为了探究动能大小与速度的关系,应选择两个图进行比较,理由是.

3、利用如图16所示装置探究“物体的动能大小与哪些因素有关”。将小球A、B分别拉到与竖直方向成一定角度θ的位置,然后都由静止释放,当小球摆动到竖直位 置时,将与静止在水平面上的木块C发生碰撞,木块都会在水平面上滑行一定距离后停止。图中的摆长L 都相同,θ1<θ2,球A、B的质量分别为m A、m B ( m A<m B) 。(l)如图甲、乙所示,同时释放A、B,观察到它们并排摆动且始终相对静止,同时到达竖直位置,这表明两小球在摆动过程中的任一时刻的速度大小与小球 的无关。 (2)如图甲、乙所示,观察到B球能将木块C撞得更远,由此可得出结 论: 。 (3)图乙中小球B到达竖直位置时的速度(填“大于”、“小于”或“等于”)图丙中小球B 到达竖直位置时的速度,图丙中木块C滑行得更远些,由此可得出结 论:。 4、在探究“物体动能的大小与哪些因素有关”的实验中,让质量不同的铁球从斜面的同一高度由静止释放,撞击同一木块,能将木块撞出一段距离。如图甲所示。请回答下列问题: (1)从同一高度由静止释放的目的是_,该实验的目的是研究铁球的动能大小与(选填“质量”或“速度”)的关系。 (2)该实验是通过观察的大小,来说明铁球对木块做功的多少,从而判断出(“铁球”或“木块”)具有的动能的大小。 (3)有同学将实验装置改进成图乙所示,利用质量不同的铁球将同一弹簧压缩相同程度后静止释放,撞击同一木块,将木块撞出一段距离进行比较。该实验方案是否可行? 答:______你的理由 是。

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