2020高考物理精优大一轮复习人教通用版精练：第5单元 机械能 名师精编课时作业15

课时作业(十三)1.B[解析]人相对于地的位移方向向右,人所受的摩擦力方向也向右,则f做正功;平板车相对于地的位移方向向左,它受到的摩擦力方向也向左,则f'也做正功,选项B正确.2.C[解析]小物块刚滑到底端时的速度v=,重力的瞬时功率P=mgv sin θ=mg sin θ,选项C 正确.3.A[解析]由功的定义式W=Fl cos θ,可得力F1与F2对物体所做的功相同,选项A正确;摩擦力f=μF N,摩擦力大小不同,对物体所做的功不同,选项B错误;重力对物体所做的功为零,合力对物体所做的功为各力做功的代数和,因摩擦力做功不同,合力做功不同,选项C、D错误.4.A[解析]每次上半身重心上升的高度均为0.3 m,则她每一次克服重力做的功W=×50×10×0.3 J=90 J,1 min内克服重力所做的功W总=50W=50×90 J=4500 J,相应的功率约为P=总= W=75 W,选项A正确.5.C[解析]若开动2节动车带6节拖车,最大速度可达到120 km/h,设每节动车的功率为P,每节车厢所受的阻力为f,则有2P=8fv;当开动4节动车带2节拖车时,有4P=6fv',联立解得v'=320 km/h,选项C正确.6.A[解析]汽车以速度v匀速行驶,则P=Fv=fv,当以速度2v匀速行驶时,功率=-=,选项A正确;牵引力F= P'=f·2v=2P,突然加大油门时的加速度最大,且am随速度增大而减小,汽车将做加速度减小的加速运动,平均速度>=,选项B、C、D错误.7.B[解析]船的最高速度v=108 km/h=30 m/s,在额定输出功率下以最高时速匀速行驶时牵引力最小,此时牵引力与阻力相等,根据P=Fv得,气垫船的最小牵引力F== N=3.0×105 N,故在速度达到最大前,牵引力F>3.0×105 N,选项A错误;船以最高时速匀速运动时,所受的阻力f=F=3.0×105 N,根据f=kv得k=N·s/m=1.0×104 N·s/m,选项B正确;以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力为f'=k=f=1.5×105 N,此时气垫船发动机的输出功率为P'=F'=f'=1.5×105×15 W=2250 kW,选项C、D错误.8.B[解析]在t=2 s时,牵引力F1=f+ma,功率P=F1v1=3(f+ma),在t=10 s时,牵引力F 2=f,功率P=F2v2=6f,联立可得f=ma,又加速度a==1.5 m/s2,在0~10 s内,由动能定理得×t1+Pt2-fx=mv2,解得x=42 m,选项B正确.9.C[解析]在A、B间的平均速度v1==3 m/s,在B、C间的平均速度v2==6 m/s,小球加速度a=-=1 m/s2,选项A错误;小球经过B点时的速度v B=v1+a·=5 m/s,则小球经过B点时重力的瞬时功率P=mgv B sin θ=2×10×5×sin 30° W=50 W,选项B错误;小球经过A点时的速度为v A=v1-a·=1 m/s,A点与出发点的距离为x==0.5 m,选项C正确;小球经过C点时的速度vC =v2+=7 m/s,则小球由静止到C点过程中重力的平均功率为=mg sin 30°·=35 W,故选项D错误.10.BD[解析]由v t图像可知,0~22 s内机动车先做匀加速运动,再做加速度逐渐减小的加速运动,最后做匀速运动,选项A错误;在匀速运动过程,阻力f=F==1500 N,选项B正确;6 s末的加速度a=-=,质量m=562.5 kg,由牛顿第二定律得F-f=ma,机动车速度为5 m/s时,牵引力F=f+ma=2250 N,选项C错误,D正确.11.BD[解析]汽车从静止启动时,由P=Fv,F-f=ma,可得a=·-,结合图像知=-,解得P=-,故汽车的功率P保持不变,选项A错误,B正确;加速度为0时,速度最大,由=c,可得最大速度v m=,选项C错误;汽车启动过程中受到的阻力f==-,选项D正确.12.(1)70 N(2)1400 J[解析](1)绳断之后,由速度图像得出此过程的加速度a2=-5 m/s2根据牛顿第二定律得-μF N2=ma2又知F N2-mg=0联立解得μ=0.5力F拉动雪橇的过程中,根据牛顿第二定律得F cos 37°-μF N1=ma1又知mg-F sin 37°-F N1=0由速度图像得此过程的加速度a1=2 m/s2联立解得F=70 N(2)在0~5 s内,雪橇克服摩擦力做功为W1=f1x1在5~7 s内,雪橇克服摩擦力做功为W2=f2x2其中x1=×5×10 m=25 m,x2=×2×10 m=10 m所以在0~7 s内,雪橇克服摩擦力做功为W=W1+W2=1400 J13.(1)1.5 m/s2(2)20 s(3)60 m/s(4)70 s[解析](1)由图可知,汽车在第1个2 s时间内的位移x1=9 m,在第2个2 s时间内的位移x2=15 m故汽车的加速度a=-=1.5 m/s2.(2)由F-f=ma解得汽车的牵引力F=f+ma=(1500+1000×1.5)N=3000 N汽车做匀加速运动的末速度v=额= m/s=30 m/s故匀加速运动保持的时间t1== s=20 s.(3)汽车所能达到的最大速度v m=额= m/s=60 m/s.(4)匀加速运动的时间t1=20 s匀加速运动的距离x1'==×20 m=300 m则以额定功率运动的距离x2'=2400 m-300 m=2100 m对以恒定功率运动阶段,有P额t2-fx2'=m-mv2解得t2=50 s所以最短时间为t总=t1+t2=20 s+50 s=70 s.课时作业(十四)1.D[解析]当合力与速度同向时,物体的速度的方向不变,比如自由落体运动,选项A错误;根据牛顿第二定律,加速度与合力成正比,如果合力恒定,则加速度不变,选项B错误;匀速圆周运动中,合力不为零,但动能不变,选项C错误;根据动量定理,动量的变化等于合力的冲量,冲量不为零,故物体的动量一定变化,选项D正确.2.D[解析]小球从平衡位置P缓慢地移动到Q点的过程中,由动能定理得-mgL(1-cos θ)=0,选项D 正确.WF3.B[解析]该同学将篮球投出时的高度约为h1=1.8 m,根据动能定理得W-mg(h-h)=mv2,解得W=7.5 J,故选项B正确.14.AC[解析]因为重力做功-3 J,所以重力势能增加3 J,A正确,B错误;根据动能定理W合=ΔE k,可得ΔE k=-3 J+8 J-0.5 J=4.5 J,C正确,D错误.5.C[解析]重力对物体做的功为mg(h+H),物体重力势能减少mg(H+h),合力对物体做的总功为零,选项A、B错误,选项C 正确;对运动的全过程,由动能定理得mg(H+h)-fh=0,解得平均阻力f=,选项D 错误.6.D[解析]由动能定理得E k-E k0=mgh=mg·gt2,则E k=E k0+mg·gt2,与E k=2+50t2(J)对比可知,m=1 kg,初动能为E k0=2 J=m,所以v0=2 m/s,选项A、B错误;2 s内水平位移x=vt=4 m,选项C错误;2 s末的动能E k=202 J=mv2,解得v≈20.1 m/s,选项D正确.7.D[解析]设物体在AB段克服摩擦力所做的功为W AB,物体从A到C的全过程,根据动能定理得mgR-W AB-μmgR=0,所以W AB=mgR-μmgR=(1-μ)mgR,故D正确.8.ABC[解析]F-x图像与坐标轴围成图形的面积代表拉力F做的功,由图知减速阶段F-x图像与坐标轴围成图形的面积约占12个小格,每个小格的面积代表1 J,则减速阶段拉力所做的功约为12 J,故选项B正确.刚开始物体匀速运动,则F=μmg,由图知F=7 N,则μ==0.35,故选项A正确.对全程应用动能定理,得-μmgx=0-m,其中W F=7×4 J+12 J=40 J,解得v0=6 m/s,故选项C正确.由于所WF做的运动不是匀减速运动,无法求得减速运动的时间,故选项D错误.9.B[解析]质点在Q点时,有F N-mg=m,可得=gR,质点从P滑到Q的过程中,由动能定理得mgR-W f=m,则克服摩擦力做的功W f=mgR,选项B正确.10.B[解析]设木板长度为L,木板与水平地板的夹角为θ,由动能定理得-μmgx-mgh-μmg cos θ·=0-m,由几何关系可知x+等于Q点到平台右端的水平距离,为一个定值,即-μmgX-mgh=0-m,截短后,Q到平台右端的水平距离不变,高度不变,所以滑块克服摩擦力做功不变,滑块的初速度仍等于v0,选项B正确.11.BC[解析]物块在斜面顶端由静止释放后能够下滑,应满足mg sinα>μ0mg cos α,即μ0<tan α,选项A错误;根据牛顿第二定律得a=g sin α-μg cos α,可知物块下滑过程中,随着μ的减小,a在增大,选项B正确;摩擦力f=μmg cos α=-mg cos α,可知f与x成线性关系,如图所示,其中f0=μ0mg cos α,则物块下滑到斜面底端的过程中克服摩擦力做功W f=l=μ0mgl cos α,选项C正。

实验五　探究动能定理实验溯本求源│实验热点探究│课时巩固训练│教师备用习题一、实验目的探究外力对物体做功与物体 的关系,通过实验数据分析,总结出做功与物体速度平方的正比关系.实验方案一　探究恒力做功与速度变化1.实验原理重物通过滑轮牵引小车,当小车的质量比重物的质量大得多且摩擦力忽略不计时,可以把重物所受的 当作小车受到的牵引力.如图S5-1所示. 改变重物的质量或者改变小车运动的 ,也就改变了牵引力做的功,从而探究牵引力做的功与小车获得的速度间的关系.动能变化(或速度变化)实验溯本求源图S5-1重力距离2.实验器材小车、一端带滑轮的长木板、砝码、钩码、 、打点计时器、纸带、 等. 3.实验步骤(1)垫高木板不带滑轮的一端, .(2)在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线绕过滑轮连接小车和钩码.(3)将小车停在打点计时器附近,先接通电源,再释放小车,关闭打点计时器电源.(4)改变钩码的数量,更换纸带重复进行操作.天平刻度尺实验溯本求源平衡摩擦力4.注意事项(1)实验前必须首先平衡摩擦力.(2)必须保证所悬挂钩码的重力远小于小车的重力,这时钩码的重力才近似等于小车所受的合外力.5.数据处理(1)小车受到的合外力F :大小近似等于所挂钩码的重力mg ,故用天平测出钩码的质量m ,可得F ≈mg.(2)通过纸带测小车的位移l.(3)求出合力对小车做的功W=Fl=mgl.实验溯本求源实验溯本求源图S5-2(1)一根橡皮筋作用在小车上移动距离x ——做功为W.(2)两根橡皮筋作用在小车上移动距离x ——做功应为 .(3)三根橡皮筋作用在小车上移动距离x ——做功应为 .(4)利用打点计时器求出小车离开橡皮筋的速度,列表、作图,由图像可以确定功与速度变化的关系.2.实验器材 、小车、木板、 、纸带、 、铁钉等. 实验溯本求源2W3W 橡皮筋打点计时器刻度尺3.实验步骤(1)垫高木板的一端,平衡 . (2)拉伸的橡皮筋对小车做功:①用一条橡皮筋拉小车——做功为W.②用两条橡皮筋拉小车——做功为2W.③用三条橡皮筋拉小车——做功为3W.(3)测出每次做功后小车获得的 . (4)分别用各次实验测得的v 和W 绘制W-v 或W-v 2、W-v 3……图像,直到明确得出W 和v 的关系.实验溯本求源摩擦力速度4.实验注意事项(1)将木板一端垫高,使小车的重力沿斜面向下的分力与 平衡.方法是轻推小车,由打点计时器打在纸带上的点的均匀程度判断小车是否做 运动,找到长木板的一个合适的倾角.(2)测小车速度时,应选纸带上点迹均匀的部分,也就是选小车做 运动的部分.(3)橡皮筋应选规格相同的.力对小车做的功以一条橡皮筋做的功为单位即可,不必计算出具体数值.(4)小车质量应大一些,使纸带上打的点多一些.实验溯本求源摩擦阻力匀速5.实验探究的技巧与方法(1)不直接计算W 的数值,而只是看第2次、第3次……实验中的W 是第1次的多少倍,简化数据的测量和处理.(2)作W-v 图像,或W-v 2、W-v 3图像,直到作出的图像是一条倾斜的直线.6.实验结论物体速度v 与外力做功W 间的关系:W 与v 2成正比.实验溯本求源热点一　实验原理与实验操作实验热点探究例1 某实验小组用如图S5-3所示的实验装置和实验器材做“探究做功与物体速度变化的关系”实验.在实验中,该小组同学把沙和沙桶的总重力当作小车受到的合外力.(1)为了保证实验结果的误差尽量小,在实验操作中,下面的做法必要的是 (填选项前的字母).A .实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作B .实验操作时要先释放小车,后接通电源图S5-3实验热点探究C.在利用纸带进行数据处理时,所选的两个研究点离得越近越好D.在实验过程中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量(2)除实验装置中的仪器外,还需要的测量仪器有 .(3)图S5-4为实验中打出的一条纸带,现选取纸带中的A、B两点来探究功与速度变化的关系.已知打点计时器的打点周期为T,重力加速度为g.图中已经标明了要测量的物理量,另外,小车的质量为M,沙和沙桶的总质量为m.请你把要探究的结果用题中给出的字母表达出来: .图S5-4实验热点探究[解析] (1)实验前要对装置进行平衡摩擦力的操作,以保证小车所受合外力恰好是细线的拉力,故A正确;实验操作时,若先放开小车,再接通打点计时器电源,由于小车运动较快,可能打出来的点很少,不利于数据的采集和处理,故B错误;在利用纸带进行数据处理时,所选的两个研究点离得越近测量误差越大,故C错误;在实验过程中要保证沙和沙桶的总质量远小于小车的质量,这样才能使得沙和沙桶的总重力近似等于细线对小车的拉力,故D正确.(2)本实验需要测沙和沙桶的总质量、小车的质量,还需要测纸带上各点的距离,所以所需的器材还应有天平和刻度尺.实验热点探究实验热点探究变式题 某学习小组做“探究做功与物体速度变化的关系”实验的装置如图S5-5所示,图中小车在一条橡皮筋作用下弹出,弹出后沿木板滑行,橡皮筋对小车做的功记为W.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(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根据打点计时器打在纸带上的点进行计算.图S5-5实验热点探究(1)除了图中已有的实验器材外,还需要导线、开关、刻度尺和 (选填“交流”或“直流”)电源.(2)实验中,小车会受到摩擦力的作用,可以使木板适当倾斜来平衡摩擦力,则下面操作正确的是 (填选项前的字母).A.放开小车,小车能够自由下滑即可B.放开小车,小车能够匀速下滑即可C.放开拖着纸带的小车,小车能够自由下滑即可D.放开拖着纸带的小车,小车能够匀速下滑即可实验热点探究(3)若木板水平放置,小车在两条橡皮筋作用下运动,当小车速度最大时,关于橡皮筋所处的状态与小车所在的位置,下列说法正确的是 (填选项前的字母).A.橡皮筋处于原长状态B.橡皮筋仍处于伸长状态C.小车在两个铁钉的连线处图S5-6D.小车已过两个铁钉的连线(4)在正确操作的情况下,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.(根据如图S5-6所示的纸带回答)实验热点探究[解析] (1)打点计时器使用的是交流电源.(2)平衡摩擦力时,应将纸带穿过打点计时器,放开拖着纸带的小车,小车能够匀速下滑即可,D正确.(3)水平放置木板,放开小车后,小车做加速运动,当橡皮筋的拉力等于摩擦力时,小车的速度最大,此时橡皮筋仍处于伸长状态,小车没过两个铁钉的连线,B正确,A、C、D错误.(4)从纸带上看,纸带的GJ段打点比较均匀,所以应选用纸带的GJ段进行测量.热点二　数据处理与误差分析实验热点探究例2 某同学为探究做功与物体速度变化的关系,设计了如下实验,他的操作步骤是:A .安装好实验装置如图S5-7所示.B .将质量为200 g 的小车拉到打点计时器附近,并按住小车.C .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 的钩码挂在绳子的挂钩P 上.D .打开打点计时器的电源,释放小车,打出一条纸带.图S5-7实验热点探究(1)在多次重复实验得到的纸带中取出自认为满意的一条.经测量、计算,得到如下数据:(g取10 m/s2)①第1个点到第N个点的距离为40.0 cm.②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.(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装置和操作过程帮助分析一下,造成较大误差的主要原因是(至少答两条原因):① . ② .实验热点探究[答案](1)0.20　0.10　(2)①小车质量没有远大于钩码质量　②没有平衡摩擦力实验热点探究变式题 如图S5-8所示是某研究性学习小组做“探究做功与物体速度变化的关系”实验时,小车在一条橡皮筋作用下弹出并沿木板滑行的情形.这时,橡皮筋对小车做的功记为W.当把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,每次橡皮筋都拉伸到同一位置释放.小车在每次实验中获得的速度由打点计时器打出的纸带测出.图S5-8实验热点探究(1)除了图中已给出的实验器材外,还需要的器材有 .(2)平衡摩擦力后,每次实验得到的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.(3)下面是本实验的数据记录表,请将第2次、第3次……实验中橡皮筋做的功填写在对应的位置.实验热点探究实验热点探究(4)从理论上讲,橡皮筋做的功W n和物体速度v n变化的关系应是W n∝ ,请你根据表中测定的数据在如图S5-9所示的坐标系中作出相应的图像验证理论的正确性.图S5-9实验热点探究[答案](1)刻度尺　(2)点距均匀　(3)2W　3W　4W　5W　(4)　图略热点三　实验拓展与实验创新实验热点探究实验器材及装置的替换实验热点探究数据测量的改进实验方案的迁移利用自由落体运动探究功和动能变化的关系实验热点探究图S5-10实验热点探究(1)为减小实验误差,弹射装置距离轨道端点O应该 (选填“近些”或“远些”).(2)实验中 (选填“需要”或“不需要”)测量桌面的高度.(3)改变弹簧的压缩量x,并测出对应的小球做平抛运动的水平位移s,在图S5-11的坐标纸中根据已描出的点作出合理的图线.图S5-11实验热点探究实验热点探究课时巩固训练1.做“探究功和速度变化的关系”实验时,有如图S5-12甲、乙所示的两套实验装置.请回答下列问题.(1)两种实验装置都必须满足的条件或进行的操作是 (填选项前的字母).A.都需要平衡摩擦力B.小车的质量必须足够大,甲图中小车的质量要远大于橡皮筋的质量,乙图中小车的质量要远大于钩码的质量C.木板必须是光滑的D.所用的打点计时器都必须使用交流电源课时巩固训练图S5-12课时巩固训练(2)用图甲实验装置打的纸带如图丙所示,其中在AG段小车做加速运动,在GJ段小车做匀速运动,那么应该用 (选填“AG” 或“GJ”)段来计算小车的速度. (3)用图乙实验装置打出的纸带如图丁所示.某同学想利用BE段验证动能定理,测出纸带上A、C间的距离为s1,D、F间的距离为s2,B、E间的距离为s3;该同学又用天平分别测出小车质量为M, 钩码的总质量为m;已知打点计时器的打点频率为f,重力加速度为g.从打B点到打E点的过程中,合力对小车做的功是 ,小车动能的增量是 .(用题中的物理量符号表示)课时巩固训练课时巩固训练课时巩固训练2.用如图S5-13甲所示装置探究功与速度变化的关系,进行的主要操作步骤如下:a.不挂橡皮筋,调整木板的倾斜程度,使小车拖动纸带匀速运动;b.将小车拉至靠近打点计时器处,接通打点计时器电源,放开小车;c.加挂一条、两条相同的橡皮筋,重复b步骤.图S5-13课时巩固训练课时巩固训练(2)若挂一条橡皮筋时E点之后相邻两点之间的距离均为x1,挂两条时E点之后相邻两点之间的距离均为x2,则x1∶x2= .(3)若测得A、B、C、D四点之间的距离分别为x AB、x BC、x CD,则 (填选项前的字母).A.x BC-x AB=x CD-x BCB.x BC-x AB<x CD-x BCC.x BC-x AB>x CD-x BC课时巩固训练课时巩固训练3.[2018·福州十中月考]探究外力做功与物体动能变化关系的实验装置如图S5-14所示,根据实验中力传感器读数和纸带的测量数据可求得外力对小车做的功和小车动能的变化.(1)关于该实验,下列说法中正确的是 (填选项前的字母).A.调整滑轮高度,使连接小车的细线与木板平行图S5-14B.实验中要始终满足钩码的质量远小于小车的质量C.若纸带上打出的是短线,可能是打点计时器输入电压过高造成的D.平衡摩擦力时,调整垫块的高度,改变钩码质量,使小车能在木板上做匀速运动课时巩固训练(2)除了图中给出的器材外,实验中还需要交流电源、导线、刻度尺和 .(3)某次实验中打出了一条纸带,其中一部分如图S5-15所示.图中各点是连续的计时点,A、B、D、E、F各点与O点间的距离如图所示,设小车质量为m,打点周期为T,本次实验过程中力传感器的读数为F,则A到E过程外力做功W1= ,小车动能变化ΔE k1= ;在不同次实验中测得多组外力做功W和对应的动能变化ΔE k的数据,作出W-ΔE k图像如图S5-16所示,图线斜率约等于1,由此得出的结论是　.课时巩固训练图S5-15图S5-16课时巩固训练[解析] (1)为了使得细线的拉力等于小车的合力,应使得连接小车的细线与木板平行,选项A正确;由于本实验中细线的拉力可以通过力传感器读出,所以不需要始终满足钩码的质量远小于小车的质量,选项B错误;打的不是点,而是短线,可能是因为振针过低,也可能是因为所加电压过高,使振幅过大,选项C正确;平衡摩擦力时,在小车不悬挂钩码的情况下,调整垫块的高度,使得小车能在木板上做匀速直线运动,选项D错误.(2)因为要计算小车的动能,所以还需要测量小车的质量,故需要天平.课时巩固训练课时巩固训练4.某同学用图S5-17甲所示的实验装置探究恒力做功与小车动能变化的关系.(1)为了能用沙和沙桶的总重力所做的功表示小车所受拉力做的功,本实验中小车质量M (选填“需要”“不需要”)远大于沙和沙桶的总质量m.图S5-17课时巩固训练(2)图乙为实验得到的一条清晰的纸带,A、B、C、D、E、F、G是纸带上7个连续的点,s AD= cm.已知电源频率为50 Hz,则打点计时器在打D点时纸带的速度 v= m/s (保留两位有效数字).(3)该同学画出小车动能变化ΔE k与拉力对小车所做的功W的关系图像,由于实验前遗漏了平衡摩擦力这一关键步骤,他得到的实验图线(实线)应该是图S5-18中的 (填选项字母).课时巩固训练图S5-18课时巩固训练教师备用习题1.某实验小组想通过如图所示的实验装置来探究功与速度变化的关系.实验中通过改变橡皮筋的条数来改变外力对小车做功W的数值,用速度传感器测出每次小车获得的速度v.(1)下列关于本实验的说法中正确的是 (填选项前的字母).A.本实验需要先平衡摩擦力B.实验中必须测出小车的质量mC.实验中必须测出橡皮筋对小车做功的具体数值D.每次所用的橡皮筋应该是相同规格,且每次都拉伸到同一位置。

课时规范练15 功和功率基础对点练1.(正负功的判断)载人飞行包是一个单人低空飞行装置,如图所示,其发动机用汽油作为燃料提供动力,可以垂直起降,也可以快速前进。

则在飞行包(包括人)竖直匀速降落的过程中(空气阻力不可忽略),下列说法正确的是( )A.发动机对飞行包做正功B.飞行包的重力做负功C.空气阻力对飞行包做负功D.飞行包的合力做负功2.(功、功率的计算)如图所示,两个完全相同的小球分别从水平地面上A 点和A点正上方的O点抛出,O点抛出的小球做平抛运动,A点斜抛出的小球能达到的最高点与O点等高,且两球同时落到水平面上的B点,关于两球的运动,下列说法正确的是( )A.两小球应该是同时抛出B.两小球落地时速度大小相等C.两小球落地前瞬间,重力的瞬时功率相等D.两小球做抛体运动过程重力做功相等3.(功率的计算)在抢险救灾工作中常见到直升机的身影,如图所示,直升机悬停在空中,用绳索将伤员由静止向上吊起,绳索对伤员做功的功率恒定,则在伤员加速上升的过程中(不计空气阻力),下列说法正确的是( )A.绳索对伤员的拉力越来越大B.伤员克服重力做功的功率恒定C.伤员运动的速度变化得越来越快D.合力对伤员做功的功率越来越小4.(图像法求功)(四川成都质检)用铁锤把钉子钉入木板,设木板对钉子的阻力与钉进木板的深度成正比。

已知铁锤第一次将钉子钉进深度d,如果铁锤第二次敲钉子时对钉子做的功与第一次相同,那么,第二次钉子进入木板的深度为( )A.(√3-1)dB.(√2-1)dC.(√5-1)d2D.√22d5.(多选)(功、功率的计算)图甲、乙是一辆质量m=6×103kg的公共汽车在t=0和t=4 s末两个时刻的照片。

当t=0时,汽车刚启动(汽车的运动可看成匀加速直线运动)。

图丙是车内横杆上悬挂的拉手环经放大后的图像,测得θ=15°。

根据题中提供的信息,可以估算出的物理量有( )A.汽车的长度B.4 s末汽车的速度C.4 s内汽车牵引力所做的功D.4 s末汽车牵引力的功率6.(功、功率的计算)测定运动员体能的一种装置如图所示,运动员质量为m1,绳拴在腰间沿水平方向跨过滑轮(不计滑轮质量及摩擦),下悬一个质量为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。

教学资料范本2020高考物理一轮复习第五章机械能学案-精装版编辑：__________________时间：__________________【精选】20xx最新高考物理一轮复习第五章机械能学案[全国卷5年考情分析]基础考点常考考点命题概率常考角度重力做功与重力势能(Ⅱ) 实验五：探究动能定理以上2个考点未曾独立命题功和功率(Ⅱ)'17Ⅱ卷T14(6分)，'16Ⅱ卷T19(6分)'16Ⅱ卷T21(6分)，'15Ⅱ卷T17(6分)'14Ⅱ卷T16(6分)，'13Ⅰ卷T21(6分)独立命题概率80%(1)(变力)做功和功率问题(2)动能定理的应用(3)机械能守恒的条件(4)机械能守恒定律与平抛运动、圆周运动的综合(5)功能关系与能量守恒动能和动能定理(Ⅱ)'16Ⅲ卷T20(6分)，'15Ⅰ卷T17(6分)'14Ⅱ卷T16(6分)综合命题概率100%功能关系、机械能守恒定律及其应用(Ⅱ)'17Ⅰ卷T24(12分)，'17Ⅱ卷T17(6分)'17Ⅲ卷T16(6分)，'16Ⅱ卷T16(6分)'16Ⅱ卷T21(6分)，'16Ⅱ卷T25(20分)'16Ⅲ卷T24(12分)，'15Ⅰ卷T17(6分)'15Ⅱ卷T21(6分)，'13Ⅱ卷T20(6分)独立命题概率75%综合命题概率100%实验六：验证机械能守恒定律'16Ⅰ卷T22(5分)综合命题概率40%第1节功和功率(1)只要物体受力的同时又发生了位移，则一定有力对物体做功.(×)(2)一个力对物体做了负功，则说明这个力一定阻碍物体的运动.(√)(3)作用力做正功时，反作用力一定做负功.(×)(4)力对物体做功的正负是由力和位移间的夹角大小决定的.(√)(5)由P＝Fv可知，发动机功率一定时，机车的牵引力与运行速度的大小成反比.(√)(6)汽车上坡时换成低挡位，其目的是减小速度得到较大的牵引力.(√)1．力对物体做不做功，关键是看力与物体的位移方向间的夹角，只要夹角不等于90° 就做功.2．斜面对物体的支持力垂直于斜面，但不一定垂直于物体的位移，故斜面对物体的支持力可以做功.3．瞬时功率P＝Fvcos α，而发动机牵引力的功率P＝Fv，因为机车的牵引力方向与汽车运动方向相同，cos α＝1.4．汽车匀加速启动过程的末速度一定小于汽车所能达到的最大速度.5．作用力与反作用力等大反向，而作用力与反作用力做的功并不一定一正一负、大小相等，实际上二者没有必然联系.突破点(一) 功的正负判断与计算1．功的正负的判断方法(1)恒力做功的判断：依据力与位移方向的夹角来判断.(2)曲线运动中做功的判断：依据F与v的方向夹角α来判断，0°≤α<90°时，力对物体做正功；90°<α≤180°时，力对物体做负功；α＝90°时，力对物体不做功.(3)依据能量变化来判断：功是能量转化的量度，若有能量转化，则必有力对物体做功.此法常用于判断两个相联系的物体之间的相互作用力做功的判断.2．恒力做功的计算方法3．合力做功的计算方法方法一：先求合力F合，再用W合＝F合lcos α求功.方法二：先求各个力做的功W1、W2、W3、…，再应用W合＝W1＋W2＋W3＋…求合力做的功.[题点全练]1.(20xx·全国卷Ⅱ)如图，一光滑大圆环固定在面位于竖直平面内，在大圆环上套着一个小环.小环由桌面上，环高点从静止开始下滑，在小环下滑的过程中，大圆环大圆环的最对它的作用力( )B．一直做正功A．一直不做功D．始终背离大圆环圆心C．始终指向大圆环圆心解析：选A 由于大圆环是光滑的，因此小环下滑的过程中，大圆环对小环的作用力方向始终与速度方向垂直，因此作用力不做功，A项正确，B项错误；小环刚下滑时，大圆环对小环的作用力背离大圆环的圆心，滑到大圆环圆心以下的位置时，大圆环对小环的作用力指向大圆环的圆心，C、D项错误.图所示，木板可绕固定水平轴O转动.木板从水平位 2.如转到OB位置，木板上的物块始终相对于木板静止.置OA缓慢在这一过程中，物块的重力势能增加了2 J.用FN表示物块受到的支持力，用Ff 表示物块受到的摩擦力.在此过程中，以下判断正确的是( )A．FN和Ff对物块都不做功B．FN对物块做功为2 J，Ff对物块不做功C．FN对物块不做功，Ff对物块做功为2 JD．FN和Ff对物块所做功的代数和为0解析：选B 物块所受的摩擦力Ff沿木板斜向上，与物块的运动方向垂直，故摩擦力Ff对物块不做功，物块在慢慢移动过程中，重力势能增加了2 J，重力做功－2 J，支持力FN对物块做功2 J，故B正确. 3．(20xx·南平质检)一物块放在水平地面上，受到水平推力F的作用，力F与时间t的关系如图甲所示，物块的运动速度v与时间t的关系如图乙所示，10 s后的v ­t图像没有画出，重力加速度g取10 m/s2，下列说法正确的是( )A．物块滑动时受到的摩擦力大小是6 NB．物块的质量为1 kgC．物块在0～10 s内克服摩擦力做功为50 JD．物块在10～15 s内的位移为6.25 m解析：选D 由题图乙可知，在5～10 s内物块做匀速运动，故受到的摩擦力与水平推力相同，故摩擦力f＝F′＝4 N，故A错误；在0～5 s内物块的加速度为a＝＝ m/s2＝1 m/s2，根据牛顿第二定律可得F－f＝ma，解得m＝2 kg，故B错误；在0～10 s内物块通过的位移为x＝(5＋10)×5 m＝37.5 m，故克服摩擦力做功为Wf＝fx＝4×37.5 J＝150 J，故C错误；撤去外力后物块产生的加速度为a′＝＝－2 m/s2，减速到零所需时间为t′＝ s＝2.5 s<5 s，减速到零通过的位移为x′＝＝ m＝6.25 m，故D正确.突破点(二) 变力做功的五种计算方法(一)利用动能定理求变力做功利用公式W＝Flcos α不容易直接求功时，尤其对于曲线运动或变力做功问题，可考虑由动能的变化来间接求功，所以动能定理是求变力做功的首选.[例1] (20xx·威海月考)如图所示，一质量为m的质点在半径为R的半球形容器中(容器固定)由静止开始自边缘上的A点滑下，到达最低点B时，它对容器的正压力为FN.重力加速度为g，则质点自A滑到B的过程中，摩擦力对其所做的功为( )A.R(FN－3mg)B.R(2mg－FN)C.R(FN－mg)D.R(FN－2mg)[解析] 质点在B点，由牛顿第二定律，有：FN－mg＝m，质点在B点的动能为EkB＝mv2＝(FN－mg)R.质点自A滑到B的过程中，由动能定理得：mgR＋Wf＝EkB－0，解得：Wf＝R(FN－3mg)，故A正确，B、C、D错误.[答案] A(二)利用微元法求变力做功将物体的位移分割成许多小段，因每一小段很小，每一小段上作用在物体上的力可以视为恒力，这样就将变力做功转化为在无数多个位移上的恒力所做功的代数和.此法常用于求解大小不变、方向改变的变力做功问题.[例2] [多选](20xx·安庆模拟)如图所示，摆球质量为m，悬线长度为L，把悬线拉到水平位置后放手.设在摆球从A点运动到B点的过程中空气阻力的大小F阻不变，则下列说法正确的是( )A．重力做功为mgLB．悬线的拉力做功为0C．空气阻力做功为－mgLD．空气阻力做功为－F阻πL[解析] 摆球下落过程中，重力做功为mgL，A正确；悬线的拉力始终与速度方向垂直，故做功为0，B正确；空气阻力的大小不变，方向始终与速度方向相反，故做功为－F阻·πL，C错误，D正确.[答案] ABD(三)化变力为恒力求变力做功有些变力做功问题通过转换研究对象，可转化为恒力做功，用W＝Flcos α求解.此法常用于轻绳通过定滑轮拉物体做功的问题中.[例3] 如图所示，固定的光滑竖直杆上套着一个滑块，用轻绳系着滑块绕过光滑的定滑轮，以大小恒定的拉力F拉绳，使滑块从A点起由静止开始上升.若从A点上升至B点和从B点上升至C点的过程中拉力F做的功分别为W1和W2，滑块经B、C两点的动能分别为EkB和EkC，图中AB＝BC，则( )A．W1＞W2B．W1＜W2C．W1＝W2D．无法确定W1和W2的大小关系[解析] 轻绳对滑块做的功为变力做功，可以通过转换研究对象，将变力做功转化为恒力做功；因轻绳对滑块做的功等于拉力F对轻绳做的功，而拉力F为恒力，W＝F·Δl，Δl为轻绳拉滑块过程中力F的作用点移动的位移，大小等于定滑轮左侧绳长的缩短量，由题图可知，ΔlAB＞ΔlBC，故W1＞W2，A正确.[答案] A(四)利用平均力求变力做功若物体受到的力方向不变，而大小随位移均匀变化时，则可以认为物体受到一大小为＝的恒力作用，F1、F2分别为物体在初、末位置所受到的力，然后用公式W＝lcos α求此变力所做的功.[例4] [多选]如图所示，n个完全相同、边长足够小且互不粘连的小方块依次排列，总长度为l，总质量为M，它们一起以速度v在光滑水平面上滑动，某时刻开始滑上粗糙水平面.小方块与粗糙水平面之间的动摩擦因数为μ，若小方块恰能完全进入粗糙水平面，则摩擦力对所有小方块所做功的大小为( )A．Mv2 B．Mv2C．μMgl D．μMgl[解析] 总质量为M的小方块在进入粗糙水平面的过程中滑动摩擦力由0均匀增大，当全部进入时摩擦力达最大值μMg，总位移为l，平均摩擦力为f＝μMg，由功的公式可得Wf＝－f·l＝－μMgl，功的大小为μMgl，C正确，D错误；用动能定理计算，则为：Wf＝0－Mv2＝－Mv2，其大小为Mv2，A正确，B错误.[答案] AC(五)利用F­x图像求变力做功在F ­x图像中，图线与x轴所围“面积”的代数和就表示力F在这段位移内所做的功，且位于x轴上方的“面积”为正功，位于x轴下方的“面积”为负功，但此方法只适用于便于求图线所围面积的情况(如三角形、矩形、圆等规则的几何图形).[例5] (20xx·漳州检测)质量为2 kg的物体做直线运动，沿此直线作用于物体的外力与位移的关系如图所示，若物体的初速度为3 m/s，则其末速度为( )A．5 m/sB． m/sC． m/sD． m/s[解析] F ­x图像与x轴围成的面积表示外力所做的功，由题图可知：W＝(2×2＋4×4－3×2) J＝14 J，根据动能定理得：W＝mv2－mv02，解得：v＝ m/s，故B正确.[答案] B突破点(三) 功率的分析与计算1．平均功率的计算(1)利用P＝.(2)利用P＝F cos α，其中为物体运动的平均速度.2．瞬时功率的计算(1)利用公式P＝Fvcos α，其中v为t时刻的瞬时速度.(2)利用公式P＝FvF，其中vF为物体的速度v在力F方向上的分速度.(3)利用公式P＝Fvv，其中Fv为物体受的外力F在速度v方向上的分力.[题点全练]1.(20xx·东北三省四市一模)如图是滑雪场的一为70 kg的某滑雪运动员由A点沿圆弧轨道滑下，在条雪道.质量B点以5 m/s的速度水平飞出，落到了倾斜轨道上的C点(图中未画出).不计空气阻力，θ＝30°，g＝10 m/s2，则下列判断正确的是( )A ．该滑雪运动员腾空的时间为1 sB ．BC 两点间的落差为5 mC ．落到C 点时重力的瞬时功率为3 500 WD ．若该滑雪运动员从更高处滑下，落到C 点时速度与竖直方向的夹角变小解析：选A 运动员平抛的过程中，水平位移为x ＝v0t竖直位移为y ＝gt2 y x＝tan θ落地时：联立解得t ＝1 s ，y ＝5 m ，故A 正确，B 错误；落到C 点时，竖直方向的速度：vy ＝gt ＝10×1 m/s＝10 m/s所以落到C 点时重力的瞬时功率为：P ＝mg·vy＝70×10×10 W＝7 000 W ，故C 错误；根据落到C 点时速度方向与水平方向之间的夹角的表达式：tan α＝＝2×＝2·，可知落到C 点时速度与竖直方向的夹角与平抛运动的初速度无关，故D 错误.2．(20xx·白银模拟)如图所示，小物块甲从光滑圆弧轨道顶端由静止滑下，轨道半径为R ，圆竖直固定的弧底端切线水平.小物块乙从高为R 的光滑斜面顶端由静止滑下.下列判断正确的是( )A ．两物块到达底端时速度相同B ．两物块运动到底端的过程中重力做功相同C ．两物块到达底端时动能相同D ．两物块到达底端时，乙的重力做功的瞬时功率大于甲的重力做功的瞬时功率解析：选D 两物块下落的高度相同，根据动能定理，有mgR ＝mv2，解得v ＝，可知两物块到达底端时的速度大小相等，但方向不同，A 错误；两物块的质量大小关系不确定，故无法判断两物块运动到底端时重力做的功及动能是否相同，B 、C 错误；在底端时，甲物块重力做功的瞬时功率为零，乙物块重力做功的瞬时功率大于零，故D 正确.3．(20xx·潍坊调研)如图所示，滑板静止在水平轨道上，质量m ＝2 kg ，板长L ＝0.6 m ，左端A 点到轨道上B 点距离x ＝6 m ，滑板与轨道间的动摩擦因数μ＝0.2.现对滑板施加水平向右的推力F ＝10 N ，作用一段时间后撤去，滑板右端恰能到达B 点，求：(1)推力F 作用的时间；(2)推力F 的最大功率.解析：(1)在外力F 作用下，根据牛顿第二定律可知：F －μmg＝ma1，解得：a1＝＝ m/s2＝3 m/s2经历的时间为t ，则v ＝a1t ＝3t ，通过的位移为：x1＝a1t2＝t2撤去外力后的加速度大小为：a′＝＝μg＝2 m/s2，9t24＝＝x′减速通过的位移为：x1＋x′＝x －L联立解得：t ＝1.2 s ，v ＝3.6 m/s.(2)推力的最大功率P ＝Fv ＝10×3.6 W＝36 W.答案：(1)1.2 s (2)36 W突破点(四) 机车启动问题1．两种启动方式的比较两种方式 以恒定功率启动以恒定加速度启动P ­t 图像和v ­t图像OA 段过程分析v↑⇒F＝Pv↓⇒a＝F－F阻m↓a＝F－F阻m不变⇒F不变⇒v↑P＝Fv↑直到P额＝Fv1运动性质加速度减小的加速运动匀加速直线运动，维持时间t0＝v1aAB 段过程分析F＝F阻⇒a＝0⇒v m＝PF阻v↑⇒F＝P额v↓⇒a＝F－F阻m↓运动性质以v m匀速直线运动加速度减小的加速运动BC段无F＝F阻⇒a＝0⇒以v m＝P额F阻匀速运动2.三个重要关系式(1)无论哪种启动过程，机车的最大速度都等于其匀速运动时的速度，即vm ＝.(2)机车以恒定加速度启动时，匀加速过程结束后功率最大，速度不是最大，即v＝<vm＝.(3)机车以恒定功率运行时，牵引力做的功W＝Pt，由动能定理得Pt－F阻x ＝ΔEk，此式经常用于求解机车以恒定功率启动过程的位移或速度.[典例] (20xx·衡水月考)如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车(可视为质点)，正以10 m/s的速度向右匀速运动，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的v­t图像如图乙所示(在t＝15 s处水平虚线与曲线相切)，运动过程中汽车发动机的输出功率保持20 kW不变，假设汽车在两个路段上受到的阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)各自有恒定的大小.求：(1)汽车在AB路段上运动时所受阻力f1的大小.(2)汽车刚好开过B点时加速度a的大小.(3)BC路段的长度.[审题指导](1)根据v ­t图像可知，汽车在AB路段和t＝15 s以后均做匀速运动，阻力与牵引力大小分别相等.(2)汽车在BC路段做非匀变速直线运动，对应的位移应根据动能定理求解.[解析] (1)汽车在AB路段做匀速直线运动，根据平衡条件，有：F1＝f1P＝F1v1解得：f1＝＝N＝2 000 N.(2)t＝15 s时汽车处于平衡状态，有：F2＝f2P＝F2v2解得：f2＝＝N＝4 000 N刚好开过B点时汽车的牵引力仍为F1，根据牛顿第二定律，有：f2－F1＝ma解得：a＝1 m/s2.(3)对于汽车在BC路段运动，由动能定理得：Pt－f2s＝mv22－mv12解得：s＝68.75 m.[答案] (1)2 000 N (2)1 m/s2 (3)68.75 m[易错提醒](1)在机车功率P＝Fv中，F是机车的牵引力而不是机车所受合力或阻力，所以P＝Ffvm只体现了一种数量关系用于计算，即牵引力与阻力平衡时达到最大运行速度.(2)恒定功率下的启动过程一定不是匀加速运动，匀变速直线运动的公式不再适用，启动过程发动机做的功可用W＝Pt计算，不能用W＝Fl计算(因为F为变力).(3)以恒定加速度启动只能维持一段时间，之后又要经历非匀变速直线运动，所以匀变速直线运动的公式只适用于前一段时间，不可生搬硬套.[集训冲关]1．(20xx·潍坊期末)水平路面上的汽车以恒定功率P做加速运动，所受阻力恒定，经过时间t，汽车的速度刚好达到最大，在t时间内( )A．汽车做匀加速直线运动B．汽车加速度越来越大C．汽车克服阻力做的功等于PtD．汽车克服阻力做的功小于Pt解析：选D 根据P＝Fv知，随着速度增大牵引力减小，根据牛顿第二定律得a＝，加速度减小，故A、B错误；牵引力做功W＝Pt，根据动能定理知，克服阻力做的功小于牵引力做的功，即小于Pt，D正确，C错误.选](20xx·马鞍山一模)如图所示为某汽车在平直公 2.[多发动机功率P随时间t变化的图像，P0为发动机的路上启动时额定功率.已知在t2时刻汽车的速度已经达到最大值vm，汽车所受阻力大小与速度大小成正比.由此可得( )A．在t3时刻，汽车速度一定等于vmB．在t1～t2时间内，汽车一定做匀速运动C．在t2～t3时间内，汽车一定做匀速运动D．在发动机功率达到额定功率前，汽车一定做匀加速运动解析：选AC 已知在t2时刻汽车的速度已经达到最大值vm，此后汽车做匀速直线运动，速度不变，所以在t3时刻，汽车速度一定等于vm，故A正确.0～t1时间内汽车的功率均匀增加，汽车所受阻力增大，汽车做变加速直线运动；汽车的功率在t1时刻达到额定功率，根据P＝Fv，速度继续增大，牵引力减小，则小，则在t1～t2时间内汽车做加速度减小的加速加速度减D错误.在t2～t3时间内，汽车已达到最大速度，运动，故B、不变，汽车一定做匀速直线运动，故C正确.且功率保持3．[多选](20xx·天津高考)我国高铁技术处于世界领先水平.和谐号动车组是由动车和拖车编组而成，提供动力的车厢叫动车，不提供动力的车厢叫拖车.假设动车组各车厢质量均相等，动车的额定功率都相同，动车组在水平直轨道上运行过程中阻力与车重成正比.某列车组由8节车厢组成，其中第1、5节车厢为动车，其余为拖车，则该动车组( ) A．启动时乘客受到车厢作用力的方向与车运动的方向相反B．做匀加速运动时，第5、6节与第6、7节车厢间的作用力之比为3∶2 C．进站时从关闭发动机到停下来滑行的距离与关闭发动机时的速度成正比D．与改为4节动车带4节拖车的动车组最大速度之比为1∶2解析：选BD 启动时，乘客的加速度向前，车厢对人的作用力方向向前，与车运动的方向相同，选项A错误；以后面的车厢为研究对象，F56－3f＝3ma，F67－2f＝2ma，则5、6节与6、7节车厢间的作用力之比为3∶2，选项B正确；根据v2＝2ax，车厢停下来滑行的距离x与速度的二次方成正比，选项C错误；若改为4节动车，则功率变为原来2倍，由P＝Fv知，最大速度变为原来2倍，选项D正确.易错问题——练缜密思维功和功率计算中的两类易错题(一)滑轮两侧细绳平行1．如图所示，质量为M、长度为L的木板放在光滑的水平地面上，在木板的右端放置质量为m的小木块，用一根不可伸长的轻绳通过光滑的定滑轮分别与木块、木板连接，木块与木板间的动摩擦因数为μ，开始时木块和木板静止，现用水平向右的拉力F作用在木板上，将木块拉向木板左端的过程中，拉力至少做功为( )B．μmgLA．2μmgLD．μmgLC．μ(M＋m)gL解析：选D 拉力做功最小时，木块应做匀速运动，对木块m受力分析，由平衡条件可得FT＝μmg.对木板M受力分析，由平衡条件可得：F＝FT＋μmg，又因当木块从木板右端拉向左端的过程中，木板向右移动的位移l＝，故拉力F所做的功W＝Fl＝μmgL，或者根据功能关系求解，在木块运动到木板左端的过程，因摩擦产生热量为μmgL，D正确. 2．(20xx·南安期中)如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在拉力F作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知( )A．物体加速度大小为2 m/s2B．F的大小为21 NC．4 s末F的功率为42 WD．4 s内F的平均功率为42 W解析：选C 由题图乙可知，v ­t图像的斜率表示物体加速度的大小，即a＝0.5 m/s2，由2F－mg＝ma可得：F＝10.5 N，A、B均错误；4 s末F的作用点的速度大小为vF＝2v物＝4 m/s，故4 s末F的功率为P＝FvF＝42 W，C正确；4 s内物体上升的高度h＝4 m，力F的作用点的位移l＝2h＝8 m，拉力F所做的功W＝Fl＝84 J，故平均功率＝＝21 W，D错误[反思领悟](1)不计摩擦和滑轮质量时，滑轮两侧细绳拉力大小相等.(2)通过定滑轮连接的两物体，位移大小相等.(3)通过动滑轮拉动物体时，注意物体与力的作用点的位移、速度、作用力间的大小关系.(二)滑轮两侧细绳不平行3.一木块前端有一滑轮，轻绳的一端系在右方固定处，水平穿过滑轮，另一端用恒力F拉住，保持两股绳之间的夹角θ不变，如图所示，当用力F拉绳使木块前进s时，力F做的功(不计滑轮摩擦)是( )A．Fscos θ B．Fs(1＋cos θ)C．2Fscos θ D．2Fs解析：选B 法一：如图所示，力F作用点的位移l＝2scos，故拉力F所做的功W＝Flcos α＝2Fscos2＝Fs(1＋cos θ).法二：可看成两股绳都在对木块做功W＝Fs＋Fscos θ＝Fs(1＋cos θ)，则选项B正确.[反思领悟]对于通过动滑轮拉物体，当拉力F的方向与物体的位移方向不同时，拉力F做的功可用如下两种思路求解：(1)用W＝Flcos α求，其中l为力F作用点的位移，α为F与l之间的夹角.(2)用两段细绳拉力分别所做功的代数和求解，如第3题的第二种方法.(一)普通高中适用作业[A级——基础小题练熟练快]图，物块A、B在外力F的作用下一起沿水平地面做 1.如匀速直线运动的过程中，下列关于A对地面的滑动摩擦力做功和B对A的静摩擦力做功的说法正确的是( )A．静摩擦力做正功，滑动摩擦力做负功B．静摩擦力不做功，滑动摩擦力做负功C．静摩擦力做正功，滑动摩擦力不做功D．静摩擦力做负功，滑动摩擦力做正功解析：选C 把物块A、B看成一个整体，一起沿水平地面做匀速直线运动，所以fA－地＝f地－A＝F，其中f地－A的方向与运动方向相反，故地面对A的滑动摩擦力做负功，因为地面没有位移，所以A对地面的滑动摩擦力不做功；选择A作为研究对象，A做匀速运动，所以fB－A＝f地－A＝F，其中B对A的静摩擦力的方向与运动方向相同，故B对A的静摩擦力做正功.综上可知，C正确.★2．(20xx·海南高考)假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率.如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的2倍，则摩托艇的最大速率变为原来的( )B．2倍A．4倍D．倍C．倍解析：选D 设f＝kv，当阻力等于牵引力时，速度最大，输出功率变化前，有P＝Fv＝fv＝kv·v＝kv2，变化后有2P＝F′v′＝kv′·v′＝kv′2，联立解得v′＝ v，D正确.所示，质量为m的物体在恒力F的作用下从底端沿3．如图匀速运动到顶端，斜面高h，倾斜角为θ，现把物斜面向上一直体放在顶端，发现物体在轻微扰动后可匀速下滑，重力加速度大小为g.则在上升过程中恒力F做的功为( )B．mghA．FhD．无法确定C．2mgh解析：选C 把物体放在顶端，发现物体在轻微扰动后可匀速下滑，则物体受力平衡，则有f＝mgsin θ，上滑过程中，物体也做匀速直线运动，受力平衡，则有F＝mgsin θ＋f＝2mgsin θ，则在上升过程中恒力F做的功W＝Fx＝2mgsin θ·＝2mgh，故C正确.轻绳一端固定在O点，另一端拴一小球，拉起小球使★4．一然后无初速度释放小球.如图所示，小球从开始运动轻绳水平，竖直位置的过程中，小球重力的瞬时功率的变化情至轻绳到达况是( )B．一直减小A．一直增大D．先减小，后增大C．先增大，后减小解析：选C 小球在初位置重力做功的功率为零，在最低点，由于重力的方向与速度方向垂直，则重力做功的功率为零，因为初、末位置重力做功的功率都为零，则小球从开始运动至轻绳到达竖直位置的过程中重力做功的功率先增大后减小，C 正确.5．[多选]如图所示，轻绳一端受到大小为F 的水平恒力作用，另一端通过定滑轮与质量为m 、可视为质点的小物块相连.开始时绳与水平方向的夹角为θ.当小物块从水平面上的A 点被拖动到水平面上的B 点时，位移为L ，随后从B 点沿斜面被拖动到定滑轮O 处，BO 间距离也为L.小物块与水平面及斜面间的动摩擦因数均为μ，若小物块从A 点运动到O 点的过程中，F 对小物块做的功为WF ，小物块在BO 段运动过程中克服摩擦力做的功为Wf ，则以下结果正确的是( )A ．WF ＝FL(cos θ＋1)B ．WF ＝2FLcos θC ．Wf ＝μmgLcos 2θD ．Wf ＝FL －mgLsi n 2θ解析：选BC 小物块从A 点运动到O 点，拉力F 的作用点移动的距离x ＝2Lcos θ，所以拉力F 做的功WF ＝Fx ＝2FLcos θ，A 错误，B 正确；由几何关系知斜面的倾角为2θ，所以小物块在BO 段受到的摩擦力f ＝μmgcos 2θ，则Wf＝fL ＝μmgLcos 2θ，C 正确，D 错误.—中档题目练通抓牢][B 级—图所示，质量为m 的小球以初速度v0水平抛出，恰★6．如倾角为θ的斜面上，则小球落在斜面上时重力的瞬好垂直打在时功率为(不计空气阻力)( )mgv0tan θ．Amgv0tan θ．BC ．D ．mgv0cos θ解析：选B 小球落在斜面上时重力的瞬时功率为P ＝mgvy ，而vytan θ＝v0，所以P ＝，B 正确.★7．[多选](20xx ·广州联考)汽车以恒定功率P 、初速度v0冲上倾角一定的斜坡时，汽车受到的阻力恒定不变，则汽车上坡过程的v ­t 图像可能是选项图中的( )解析：选BCD 由瞬时功率P ＝Fv 可知，汽车功率恒定，汽车开始所受牵引力F ＝，若牵引力与汽车所受阻力相等，则汽车做匀速运动，B 项中v ­t 图像是可能的；若牵引力大于阻力，则汽车做加速运动，则随速度增大，牵引力减小，而汽车所受阻力不变，由牛顿第二定律可知，汽车的加速度减小，直至减小到零，C 项中v ­t 图像是可能的，A 项中v ­t 图像是不可能的；若牵引力小于阻力，则汽车做减速运动，牵引力增大，汽车所受阻力不变，由牛顿第二定律可知，汽车的加速度减小，直至减小到零，D 项中v ­t 图像是可能的.8.(20xx·××市田家炳实验中学一模)用长为l 、不可把质量为m 的小球悬挂于O 点，将小球拉至悬线偏离竖直伸长的细线放手，运动t 时间后停在最低点.则在时间t 内( )方向α角后A ．小球重力做功为mgl(1－cos α)B ．空气阻力做功为－mglcos αC ．小球所受合力做功为mglsin αmgl1－cos αt．细线拉力做功的功率为D解析：选A 小球从开始运动到停止的过程中，下降的高度为：h ＝l(1－cos α)，所以小球的重力做功：WG ＝mgh ＝mgl(1－cos α)，故A 正确；在小球运动的整个过程中，重力和空气阻力对小球做功，根据动能定理得：WG ＋Wf ＝0－0，所以空气阻力做功Wf ＝－WG ＝－mgl(1－cos α)，故B 错误；小球受到的合外力做功等于小球动能的变化，所以W 合＝0－0＝0，故C 错误；由于细线的拉力始终与运动的方向垂直，所以细线的拉力不做功，细线的拉力的功率为0，故D 错误.★9．(20xx ·达州一模)一质量为M ＝2×103 kg 的汽车，其额定功率P 额＝80 kW ，在平直公路上行驶时受到的阻力为f ＝4×103 N.如果汽车从静止开始做匀加速直线运动，经过时间t ＝5 s 汽车发动机输出的功率达到额定功率，假设运动过程中阻力不变，求：(1)汽车在平直公路上行驶的最大速度vmax ；(2)汽车做匀加速直线运动的加速度a.。

课时作业(十三)第13讲功功率时间/ 40分钟图K13-11.如图K13-1所示,平板车放在光滑水平面上,一个人从车的左端加速向右端跑动,设人受的摩擦力为f,平板车受到的摩擦力为f',下列说法正确的是()A.f、f'均做负功B.f、f'均做正功C.f做正功,f'做负功D.因为是静摩擦力,所以f、f'做功均为零图K13-22.[2018·大连二模]如图K13-2所示,倾角为θ的光滑斜面固定在水平地面上,斜面长为L,一质量为m的小物块从斜面顶端由静止开始释放,重力加速度为g.当小物块刚滑到底端时,重力的瞬时功率为()A.mg√2gLB.mg√2gLsinθC.mg√2gLsinθsin θD.mg√2gLsinθcos θ3.如图K13-3所示,在大小相同的恒力F1和F2的作用下,两个质量相同的物体在水平面上移动相同的距离s(两物体与水平面间的动摩擦因数相同),则()图K13-3A.力F1与F2对物体所做的功相同B.摩擦力对物体所做的功相同C.重力对物体所做的功都是mgsD.合力对物体所做的功相同4.如图K13-4所示,质量为50 kg的同学在做仰卧起坐运动.若该同学上半身的,她在1 min内做了50个仰卧起坐,每次上半身重心上升的质量约为全身质量的35高度均为0.3 m,则她克服重力做的功W和相应的功率P约为()图K13-4A.W=4500 J,P=75 WB.W=450 J,P=7.5 WC.W=3600 J,P=60 WD.W=360 J,P=6 W5.京沪高铁恢复350 km/h的时速,由“复兴号”承担运营.“复兴号”列车使用的动车组是由几节自带动力的车厢(动车)加几节不带动力的车厢(也叫拖车)编成一组.假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率都相等.若2节动车加6节拖车编成的动车组的最大速度为120 km/h,则4节动车加2节拖车编成的动车组能达到的最大速度为()A.120 km/hB.240 km/hC.320 km/hD.480 km/h6.[2018·西北师大附中二模]一质量为m的汽车原来在平直路面上以速度v匀速行驶,发动机的输出功率为P.从某时刻开始,司机突然加大油门将汽车发动机的输出功率提升至某个值并保持不变,结果汽车在速度达到2v之后又开始匀速行驶.若汽车行驶过程所受路面阻力保持不变,不计空气阻力.下列说法正确的是()A.汽车加速过程的最大加速度为PmvvB.汽车加速过程的平均速度为32C.汽车速度从v增大到2v过程做匀加速运动D.汽车速度增大时,发动机产生的牵引力随之不断增大7.某重型气垫船的质量为5.0×105 kg,最高时速为108 km/h,装有额定输出功率为9000 kW的燃气轮机.假设该重型气垫船在海面航行过程所受的阻力f与速度v满足f=kv,下列说法正确的是()A.该重型气垫船的最大牵引力为3.0×105 NB.由题中给出的数据可算出k=1.0×104 N·s/mC.当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船所受的阻力大小为3.0×105 ND.当以最高时速一半的速度匀速航行时,气垫船发动机的输出功率为4500 kW 技能提升图K13-58.[2018·太原五中检测]某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究,他们让这辆小车在水平的直轨道上以恒定加速度由静止启动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为v-t图像,如图K13-5所示(除2~10 s时间段内的图像为曲线外,其余时间段图像均为直线),2 s后小车的功率不变,可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变.若小车的质量为1 kg,则小车在0~10 s运动过程中位移的大小为()A.39 mB.42 mC.45 mD.48 m9.[2018·安徽六安一中三模]一质量为m=2 kg的小球沿倾角为θ=30°的足够长的斜面由静止开始匀加速滚下,途中依次经过A、B、C三点,已知AB=BC=12 m,由A到B和由B到C经历的时间分别为t1=4 s、t2=2 s,则下列说法正确的是(g 取10 m/s2)()A.小球的加速度大小为4 m/s2B.小球经过B点时重力的瞬时功率为100 WC.A点与出发点的距离为0.5 mD.小球由静止到C点过程中重力的平均功率为70 W10.(多选)[2018·福建南平模拟]一辆机动车在平直的公路上由静止启动.如图K13-6所示,图线A表示该车运动的速度与时间的关系,图线B表示该车的功率与时间的关系.设机车在运动过程中阻力不变,则以下说法正确的是()图K13-6A.0~22 s内机动车先做加速度逐渐减小的加速运动,后做匀速运动B.运动过程中机动车所受阻力为1500 NC.机动车速度为5 m/s时牵引力大小为3×103 ND.机动车的质量为562.5 kg挑战自我11.(多选)[2018·福州十中月考]一辆汽车从静止开始启动,其加速度a与速度的关系如图K13-7所示,已知汽车的质量为m,汽车启动过程受到的阻力的倒数1v恒定,图中b、c、d已知,则()图K13-7A.汽车启动过程的功率越来越大B.汽车启动过程的功率为mbd-cC.汽车启动过程的最大速度为1dD.汽车启动过程受到的阻力为mbcd-c12.在北极地区,人们常用狗拉雪橇.狗系着不可伸长的绳拖着质量m=11 kg的雪橇从静止开始沿着笔直的水平地面加速奔跑,5 s后绳断了,雪橇运动的v-t图像如图K13-8所示.不计空气阻力,已知绳与地面的夹角为37°,且sin37°=0.6,cos 37°=0.8,g取10 m/s2.求:(1)绳对雪橇的拉力大小;(2)0~7 s内雪橇克服摩擦力做的功.图K13-813.高速连续曝光照相机可在底片上重叠形成多个图像.现利用这架照相机对某款家用汽车的加速性能进行研究,图K13-9为汽车做匀加速直线运动时连续三次曝光的照片,图中汽车的实际长度为4 m,照相机每两次曝光的时间间隔为2.0 s.已知该汽车的质量为1000 kg,额定功率为90 kW,汽车运动过程中所受的阻力始终为1500 N.(1)求该汽车的加速度大小.(2)若汽车由静止开始以此加速度做匀加速运动,则匀加速运动状态能保持多长时间?(3)汽车所能达到的最大速度是多少?(4)若该汽车从静止开始运动,牵引力不超过3000 N,求汽车运动2400 m所用的最短时间(汽车已经达到最大速度).图K13-9感谢您的下载!快乐分享，知识无限！由Ruize收集整理！。

课时作业(十四)第14讲动能动能定理时间/ 40分钟基础达标1.若物体在运动过程中受到的合外力不为零,则以下说法正确的是()A.物体的速度大小和方向一定都变化B.物体的加速度一定变化C.物体的动能一定变化D.物体的动量一定变化图K14-12.如图K14-1所示,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点很缓慢地移到Q点,此时悬线与竖直方向夹角为θ,重力加速度为g,则拉力F所做的功为()A.FL cos θB.FL sin θC.mgL cos θD.mgL(1-cos θ)3.在篮球比赛中,某位同学获得罚球机会,他站在罚球线处用力将篮球投出,如图K14-2所示,篮球约以1 m/s的速度撞击篮筐.已知篮球质量约为0.6 kg,篮筐离地高度约为3 m,忽略篮球受到的空气阻力,则该同学罚球时对篮球做的功大约为()图K14-2A.1 JB.10 JC.50 JD.100 J4.(多选)用力F拉着一个物体从空中的a点运动到b点的过程中,重力做功-3 J,拉力F做功8 J,空气阻力做功-0.5 J,则下列判断正确的是()A.物体的重力势能增加了3 JB.物体的重力势能减少了3 JC.物体的动能增加了4.5 JD.物体的动能增加了8 J图K14-35.[2018·张掖中学月考]质量为m的物体从地面上方H高处无初速度释放,落到地面后出现一个深为h的坑,如图K14-3所示,重力加速度为g,则在此过程中()A.重力对物体做功mgHB.物体重力势能减少mg(H-h)C.合力对物体做的总功为零D.地面对物体的平均阻力为6.一个小球从足够高处水平抛出,空气阻力忽略不计,小球抛出后的动能随时间变化的关系为E k=2+50t2(J),重力加速度g取10 m/s2,则()A.小球的初速度为4 m/sB.小球的质量为0.5 kgC.2 s末小球的水平位移为2 mD.2 s末小球的速度约为20.1 m/s7.如图K14-4所示,AB为圆弧轨道,BC为水平直轨道,BC恰好在B点与AB相切,圆弧的半径为R,BC的长度也是R.一质量为m的物体与两个轨道间的动摩擦因数都为μ,它由轨道顶端A从静止开始下落,恰好运动到C处停止,重力加速度为g,那么物体在AB段克服摩擦力所做的功为()图K14-4A. B.C.mgRD.(1-μ)mgR技能提升8.(多选)一质量为2 kg的物体在水平恒定拉力的作用下以一定的初速度在粗糙的水平面上做匀速运动,运动一段时间后,拉力逐渐减小,当拉力减小到零时,物体刚好停止运动,图K14-5中给出了拉力随位移变化的关系图像.已知重力加速度g 取10 m/s2,由此可知()图K14-5A.物体与水平面间的动摩擦因数为0.35B.减速过程中拉力对物体所做的功约为12 JC.匀速运动时的速度约为6 m/sD.减速运动的时间约为1.7 s9.如图K14-6所示,竖直平面内一半径为R的半圆形轨道两边端点等高,一个质量为m的质点从左端点P由静止开始下滑,滑到最低点Q时受到轨道支持力为2mg,g 为重力加速度,则此下滑过程克服摩擦力做的功是()图K14-6A.mgRB.mgRC.mgRD.mgR10.如图K14-7所示,一薄木板斜搁在高度一定的平台和水平地板上,其顶端与台面相平,末端位于地板上的P处,并与地板平滑连接.一可看成质点的滑块放在水平地板上的Q点,给滑块一向左的初速度v0,滑块刚好能够滑到木板顶端.滑块与木板及地板间的动摩擦因数相同.现将木板截短一半,仍按上述方式搁在该平台和地板上,再次将滑块放在Q点,欲使滑块还能够刚好滑到木板顶端,则滑块的初速度()图K14-7A.大于v0B.等于v0C.小于v0D.条件不足,无法确定11.(多选)[2018·泉州质检]如图K14-8甲所示,长为l、倾角为α的斜面固定在水平地面上,一质量为m的物块从斜面顶端由静止释放并沿斜面向下滑动.已知物块与斜面间的动摩擦因数μ与下滑距离x的变化关系图像如图乙所示,重力加速度为g,则()图K14-8A.μ0>tan αB.物块下滑的加速度逐渐增大C.物块下滑到斜面底端的过程中克服摩擦力做功为μ0mgl cos αD.物块下滑到底端时的速度大小为-12.[2018·西北师大附中二模]如图K14-9所示,光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点,BC右端连接内壁光滑、半径为r=1.5 m的四分之一细圆管CD,管口D 端正下方直立一根轻弹簧,轻弹簧下端固定,上端恰好与管口D端齐平.一小球在曲面AB上距BC的高度为h=1.0 m处由静止开始释放,进入管口C端时与圆管恰好无作用力,通过CD后压缩弹簧,弹簧能将小球无碰撞地弹回管口D.小球与BC间的动摩擦因数μ=0.25,g取10 m/s2.求:(1)水平面BC的长度L;(2)小球最终停下的位置.图K14-9挑战自我13.[2018·河南南阳模拟]如图K14-10所示,斜面ABC下端与光滑的圆弧轨道CDE 相切于C,整个装置竖直固定,D是最低点,圆心角∠DOC=37°,E、B与圆心O等高,圆弧轨道半径R=0.30 m,斜面长L=1.90 m,AB部分光滑,BC部分粗糙.现有一个质量m=0.10 kg的小物块P从斜面上端A点无初速度下滑,物块P与斜面BC部分之间的动摩擦因数μ=0.75.sin 37°=0.6,cos 37°=0.8,重力加速度g取10 m/s2,忽略空气阻力.求:(1)物块第一次通过D点时对轨道的压力大小F N;(2)物块第一次通过D点后能上升的最大高度.图K14-10情感语录1.爱情合适就好，不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力2.时间会把最正确的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好的照顾自己3.女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪说明你很无用4.总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在6.我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你7.会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾8.其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字9.女人谁不愿意青春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你10.我们和好吧，我想和你拌嘴吵架，想闹小脾气，想为了你哭鼻子，我想你了11.如此情深，却难以启齿。