(浙江选考)2019年高考物理二轮复习 专题10 功与能要点剖析及相关题型解析试题(含解析)
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静电场要点透析及相关题型解析●电荷描述库仑定律●一、电荷及电荷守恒定律1.元电荷、点电荷、比荷(1)元电荷:e=1。
6×10-19 C,所有带电体的电荷量都是元电荷的整数倍,也就是说,电荷量时不能连续变化的物理量。
其中质子、正电子的电荷量与元电荷相同。
(2)点电荷:当带电体本身的大小和形状对研究的问题影响很小时,可以将带电体视为点电荷。
(3)比荷带电体所带电荷量q与其质量m之比叫做比荷。
比荷一般是针对电子等微观粒子而言的。
例如,电子的电荷量e与电子的质量m e之比,叫做电子的比荷,为2.静电场(1)定义:存在于电荷周围,能传递电荷间相互作用的一种特殊物质。
(2)基本性质:对放入其中的电荷有力的作用。
3.电荷守恒定律(1)内容:电荷既不能创造,也不能消灭,只能从物体的一部分转移到另一部分,或者从一个物体转移到另一个物体。
在任何转移的过程中,电荷的总量不变。
(2)起电方式:摩擦起电、接触起电、感应起电.(3)带电实质:物体带电的实质是得失电子。
4.感应起电:感应起电的原因是电荷间的相互作用,或者说是电场对电荷的作用。
(1)同种电荷相互排斥,异种电荷相互吸引。
(2)当有外加电场时,电荷向导体两端移动,出现感应电荷,当无外加电场时,导体两端的电荷发生中和。
二、库仑定律1.内容:真空中两个点电荷之间的相互作用力F的大小,跟它们的电荷量Q1、Q2的乘积成正比,跟它们的距离r的二次方成反比;作用力的方向沿着它们的连线.2.表达式:F=k错误!,式中k=9。
0×109 N·m2/C2,叫静电力常量。
3.适用条件:真空中的点电荷。
③从两点电荷连线中点O沿中垂面(中垂线)到无限远,电场线先变密后变疏,即场强先变大后变小.6.匀强电场场强方向处处相同,场强大小处处相等的区域称为匀强电场,匀强电场中的电场线是等距的平行线,平行正对的两金属板带等量异种电荷后,在两极之间除边缘外就是匀强电场。
加试选择题小卷(十)1.做“单缝衍射”实验和“双缝干涉”实验时,用激光比普通光源效果更好,图像更清晰。
如图甲所示,如果将感光元件置于光屏上,则不仅能在光屏上看到彩色条纹,还能通过感光元件中的信号转换,在电脑上看到光强的分布情况。
下列说法正确的是()A.做“单缝衍射”实验时,光强分布如图乙所示B.做“单缝衍射”实验时,光强分布如图丙所示C.做“双缝干涉”实验时,光强分布如图乙所示D.做“双缝干涉”实验时,光强分布如图丙所示2.美国物理学家密立根利用图甲所示的电路研究金属的遏止电压U c与入射光频率的关系,描绘出图乙中的图象,由此算出普朗克常量h。
电子电荷量用e表示,下列说法正确的是()A.入射光的频率增大,为了测遏止电压,则滑动变阻器的滑片P应向M端移动B.增大入射光的强度,光电子的最大初动能也增大C.由U c-ν图象可知,这种金属的截止频率为νcD.由U c-ν图象可求普朗克常量表达式为h=-3.电磁波已广泛运用于很多领域,下列关于电磁波的说法符合实际的是()A.电磁波不能产生衍射现象B.常用的遥控器通过发出紫外线脉冲信号来遥控电视机C.根据多普勒效应可以判断遥远天体相对于地球的运动速度D.光在真空中的传播速度在不同惯性系中测得的数值可能不同4.如图所示,简谐横波a沿x轴正方向传播,简谐横波b沿x轴负方向传播,波速都是10 m/s,振动方向都平行于y轴。
t=0时刻,这两列波的波形如图所示。
下列选项是平衡位置在x=2 m处的质点从t=0开始在一个周期内的振动图象,其中正确的是()5.在飞机的发展史中有一个阶段,飞机上天后不久,机翼很快就抖动起来,而且越抖越厉害,后来人们经过了艰苦的探索,利用在飞机机翼前缘处装置一个配重杆的方法,解决了这一问题,在飞机机翼前装置配重杆的主要目的是()A.加大飞机的惯性B.使机体更加平衡C.使机翼更加牢固D.改变机翼的固有频率6.如图所示,有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点,并偏折到F点,已知入射方向与边AB的夹角为θ=30°,E、F分别为边AB、BC的中点,则()A.该棱镜的折射率为B.光在F点发生全反射C.光从空气进入棱镜,波长变小D.从F点出射的光束与入射到E点的光束平行加试选择题小卷(十)1.AD解析双缝干涉条纹等间距,单缝衍射条纹一定不等间距,是中央宽、两边窄的明暗相间的条纹。
20题专练小卷1.如图甲所示为一景区游乐滑道,游客坐在坐垫上沿着花岗岩滑道下滑,他可依靠手、脚与侧壁间的摩擦来控制下滑速度。
滑道简化图如乙所示,滑道由AB、BC、CD三段组成,各段之间平滑连接。
AB段和CD段与水平面夹角为θ1,竖直距离均为h0,BC段与水平面夹角为θ2,竖直距离为h0。
一质量为m的游客从A点由静止开始下滑,到达底端D点时的安全速度不得大于,已知sinθ1=、sinθ2=,坐垫与滑道底面间摩擦及空气阻力均不计,若未使用坐垫,游客与滑道底面间的摩擦力大小F f恒为重力的,运动过程中游客始终不离开滑道,问:(1)游客使用坐垫自由下滑(即与侧壁间无摩擦),则游客在BC段增加的动能ΔE k多大?(2)若游客未使用坐垫且与侧壁间无摩擦下滑,则游客到达D点时是否安全?(3)若游客使用坐垫下滑,则克服侧壁摩擦力做功的最小值是多少?2.如图所示,在水平轨道右侧安放半径为R=0.2 m的竖直圆形光滑轨道,水平轨道的PQ段铺设特殊材料,调节其初始长度为L=1 m,水平轨道左侧有一轻质弹簧,弹簧左端固定,弹簧处于自然状态。
质量为m=1 kg的小物块A(可视为质点)从轨道右侧以初速度v0=2 m/s冲上轨道,通过圆形轨道、水平轨道后压缩弹簧并被弹簧以原速率弹回,经水平轨道返回圆形轨道。
物块A与PQ段间的动摩擦因数μ=0.2,轨道其他部分摩擦不计,重力加速度g取10 m/s2。
求:(1)物块A与弹簧刚接触时的速度大小v1;(2)物块A被弹簧以原速率弹回返回到圆形轨道的高度h1;(3)调节PQ段的长度L,A仍以v0从轨道右侧冲上轨道,当L满足什么条件时,物块A能第一次返回圆形轨道且能沿轨道运动而不脱离轨道。
20题专练小卷1.答案 (1)mgh0(2)不安全(3)mgh0解析 (1)重力在BC段做的功即为增加的动能ΔE k可得ΔE k=W G=mgh0(2)在AD段,由动能定理,得mg-12F f h0=v D=到达D点时不安全(3)到达D点的速度为,对应的功最小。
2019年4月浙江省普通高校招生选考科目考试物理试卷一、单项选择题(本题共13小题,每小题3分,共39分。
每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.下列物理量属于基本量且单位属于国际单位制中基本单位的是( )A.功/焦耳B.质量/千克C.电荷量/库仑D.力/牛顿2.下列器件中是电容器的是()A B C D3.下列式子属于比值定义物理量的是( )A.B.C.D.4.下列陈述与事实相符的是()A.牛顿测定了引力常量B.法拉第发现了电流周围存在磁场C.安培发现了静电荷间的相互作用规律D.伽利略指出了力不是维持物体运动的原因5.在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向与磁场的方向垂直,则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I关系图像正确的是A B C D6. 如图所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是A 。
小明与船之间存在摩擦力B 。
杆的弯曲是由于受到杆对小明的力 C. 杆对岸的力大于岸对杆的力D 。
小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力7. 某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星(即卫星相对于地面静止)。
则此卫星的A .线速度大于第一宇宙速度B .周期小于同步卫星的周期C .角速度大于月球绕地球运行的角速度D .向心加速度大于地面的重力加速度8. 电动机与小电珠串联接入电路,电动机正常工作时,小电珠的电阻为1R ,两端电压为1U ,流过的电流为1I ;电动机内阻为2R ,两端电压为2U ,流过的电流为2I 。
则 A 。
12I I < 。
B.1122U R U R > C.1122U R U R = D 。
1122U R U R < 9. 甲、乙两物体零时刻开始从同一地点向同一方向做直线运动,位移-时间图像如图所示,则在0~1t 时间内A .甲的速度总比乙大B .甲、乙位移相同C .甲经过的路程比乙小D .甲、乙均做加速运动10. 当今医学上对某些肿瘤采用质子疗法进行治疗,该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞。
2019年浙江学考选考精讲精练4.1能量和功(解析版)一、能量能量与物体的运动相对应,是对物体不同运动形式的统一量度,不同的运动形式对应不同的能量.(1)势能:相互作用的物体凭借其位置而具有的能量叫做势能.注意:①两物体间有相互作用力,物体才会有势能.②势能是与两物体相对位置有关的能量,又叫位能.例如:地面附近的物体被提到一定的高度而具有的能量叫重力势能;拉伸、压缩的弹簧,拉开的弓具有的能量叫弹性势能.(2)动能:物体由于运动而具有的能量叫做动能.动能是一个状态量,动能的大小与物体的运动方向无关,只与物体的质量和运动速度的大小有关.例如:高速运动的炮弹具有很大的动能,可以穿透军舰厚厚的钢板进入船体;运动的水流、气流(风)可以推动叶轮转动而使发电机发电.不同的运动形式在相互转化的过程中对应的能量也在不断地转化着,总的能量守恒意味着运动是守恒的.能量守恒定律使人类对自然界有了本质的定量认识.二、功的概念(1)功的定义:物体受力的作用,并沿力的方向发生一段位移,就说力对物体做了功.力对物体做功是和一定的运动过程有关的.功是一个过程量,功所描述的是力对空间的积累效应.(2)功的两个要素:力和沿力的方向发生位移.两个要素对于功而言缺一不可,因为有力不一定有位移;有位移也不一定有力.特别说明:力是在位移方向上的力;位移是在力的方向上的位移.如物体在光滑水平面上匀速运动,重力和弹力的方向与位移的方向垂直,这两个力并不做功.(3)功的计算式:cos W Fl α=.在计算功时应该注意以下问题:①式中F 一定是恒力.若是变力,中学阶段一般不用上式求功.②式中的l 是力的作用点的位移,也为物体对地的位移.α是F 方向与位移l 方向的夹角.③力对物体做的功只与F 、l 、α三者有关,与物体的运动状态等因素无关.④功的单位是焦耳,符号是J .知识讲解(4)功是标量,只有大小没有方向,因此合外力的功等于各分力做功的代数和.(5)物理学中的“做功”与日常生活中的“工作”含义不同.例如:一搬运工在搬运货物时,若扛着货物站着不动不算做功;扛着货物水平前进不算做功;而在他拿起货物向高处走时就做功了.所以力对物体做功必须具备两个要素:力和在力的方向上有位移.三、功的正负1.功的正负力对物体做正功还是负功,由F 和l 方向间的夹角大小来决定.根据cos W Fl α=知:(1)当0°≤α<90°时,cosα>0,则W >0,此时力F 对物体做正功.(2)当α=90°时,cosα=0,则W =0,即力对物体不做功.(3)当90°<α≤180°时,cosα<0,则W <0,此时力F 对物体做负功,也叫物体克服力,做功.2.功的正负的物理意义因为功是描述力在空间位移上累积作用的物理量,是能量转化的量度,能量是标量,相应地,功也是标量.功的正负有如下含义:意义动力学角度能量角度正功动力对物体做正功,这个力对物体来说是动力力对物体做功,向物体提供能量,即受力物体获得了能量负功力对物体做负功,这个力是阻力,对物体的运动起阻碍作用物体克服外力做功,向外输出能量(以消耗自身的能量为代价),即负功表示物体失去了能量说明不能把负功的负号理解为力与位移方向相反,更不能错误地认为功是矢量,负功的方向与位移方向相反.一个力对物体做了负功,往往说成物体克服这个力做了功(取绝对值),即力F 做负功-Fs 等效于物体克服力F 做功Fs 四、功的计算方法(1)一个恒力F 对物体做功W =F·lcos α有两种处理方法:—种是W 等于力F 乘以物体在力F 方向上的分位移lcosα,即将物体的位移分解为沿F 方向上和垂直于F 方向上的两个分位移1l 和2l ,则F 做的功1cos W F l Fl α=⨯=;一种是W 等于力F 在位移l 方向上的分力Fcosα乘以物体的位移l ,即将力F 分解为沿l 方向上和垂直于l 方向上的两个分力F 1和F 2,则F 做的功1cos W F l F l α=⨯=⨯.功的正、负可直接由力F 与位移l 的夹角α的大小或力F 与物体速度v 方向的夹角α的大小判断.(2)总功的计算.虽然力、位移都是矢量,但功是标量,物体受到多个外力作用时,计算合外力的功,要考虑各个外力共同做功产生的效果,一般有如下两种方法:①先由力的合成与分解法或根据牛顿第二定律求出合力F 合,然后由cos W F l α=合计算.②由cos W Fl α=计算各个力对物体做的功W 1、W 2、…、n W ,然后将各个外力所做的功求代数和,即12n W W W W =+++合…….例1如图所示,物体A 、B 叠放着,A 用绳系在固定的墙上,用力F 拉着B 向右运动.用F 拉、F AB 、F BA 分别表示绳中拉力、A 对B 的摩擦力和B 对A 的摩擦力,则下列叙述中正确的是()A .F 做正功,F AB 做负功,F BA 做正功,F 拉不做功B .F 、F BA 做正功,F AB 、F 拉不做功C .F 做正功,F AB 做负功,F BA 和F 拉不做功D .F 做正功,其他力都不做功【答案】C【解析】据cos W Fl α=可知,力F 作用点的位移不为零,且与F 方向相同,所以F 做正功,绳中拉力F 拉的作用点的位移为零,所以F 拉不做功;F BA 作用点的位移为零,F BA 不做功;F AB 作用点的位移不为零,且与F AB 反向,所以F AB 做负功.故本题的正确选项为C .例2如图所示,在加速向左运动的车厢中,一人用力向前推车厢(人与车厢始终保持相对静止),则下列说法正确的是()典型例题A .人对车厢做正功B .车厢对人做负功C .人对车厢做负功D .车厢对人做正功【答案】C 、D【解析】先确定人对车的作用力方向和力的作用点的位移方向,这里人对车除有手对车的推力F 1外,还有个容易被疏忽的力:脚对车厢地板的水平作用力F 2,受力分析如图所示.其中F 1做正功,F 2做负功.由于车厢水平方向除这两个力外还受其他力的作用,因此这两个力的合力做功正负难以确定.于是将研究对象转换为受力情况较简单的人,在水平方向上只受到车厢壁向后的推力F 1′和车厢地板对人向前的作用力F 2′.这两个力的合力使人产生加速运动的加速度,合力对人做正功,表示车对人做正功,所以人对车做负功,故选项C 、D 正确.例3如图所示,质量为m 的物块与倾角为θ的斜面体相对静止,当斜面体沿水平面向左匀速运动位移l 时,求物块所受重力、支持力、摩擦力做的功和各个力所做的总功。
专题 功和能1.(2019·新课标全国Ⅱ卷)从地面竖直向上抛出一物体,其机械能E 总等于动能E k 与重力势能E p 之和。
取地面为重力势能零点,该物体的E 总和E p 随它离开地面的高度h 的变化如图所示。
重力加速度取10 m/s 2。
由图中数据可得A .物体的质量为2 kgB .h =0时,物体的速率为20 m/sC .h =2 m 时,物体的动能E k =40 JD .从地面至h =4 m ,物体的动能减少100 J【答案】AD【解析】A .E p –h 图像知其斜率为G ,故G =80J 4m=20 N ,解得m =2 kg ,故A 正确B .h =0时,E p =0,E k =E 机–E p =100 J –0=100 J ,故212mv =100 J ,解得:v =10 m/s ,故B 错误;C .h =2 m 时,E p =40J ,E k =E 机–E p =85 J –40 J=45 J ,故C 错误;D .h =0时,E k =E 机–E p =100 J –0=100 J ,h =4 m 时,E k ′=E 机–E p =80 J –80 J=0 J ,故E k –E k ′=100 J,故D 正确。
2.(2019·新课标全国Ⅲ卷)从地面竖直向上抛出一物体,物体在运动过程中除受到重力外,还受到一大小不变、方向始终与运动方向相反的外力作用。
距地面高度h 在3 m 以内时,物体上升、下落过程中动能E k 随h 的变化如图所示。
重力加速度取10 m/s 2。
该物体的质量为A .2 kgB .1.5 kgC .1 kgD .0.5 kg【答案】C【解析】对上升过程,由动能定理,,得,即F +mg =12 N ;下落过程,,即N ,联立两公式,得到m =1 kg 、F =2 N 。
3.(2019·江苏卷)如图所示,轻质弹簧的左端固定,并处于自然状态.小物块的质量为m ,从A 点向左沿水平地面运动,压缩弹簧后被弹回,运动到A 点恰好静止.物块向左运动的最大距离为s ,与地面间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g ,弹簧未超出弹性限度.在上述过程中A .弹簧的最大弹力为μmgB .物块克服摩擦力做的功为2μmgsC .弹簧的最大弹性势能为μmgsD .物块在A 【答案】BC【解析】小物块压缩弹簧最短时有F mg 弹μ>,故A 错误;全过程小物块的路程为2s ,所以全过程中克服摩擦力做的功为:2mg s μ⋅,故B 正确;小物块从弹簧压缩最短处到A 点由能量守恒得:,故C 正确;小物块从A 点返回A 点由动能定理得:,解得:0v =D 错误。
2019年4月浙江省普通高校招生选考科目考试物理试题(时间:90分钟满分:100分)本卷计算中,重力加速度g均取10 m/s2。
一、选择题Ⅰ(本题共13小题,每小题3分,共39分。
在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的,不选、多选、错选均不得分)1.下列物理量属于基本量且单位属于国际单位制中基本单位的是A.功/焦耳B.质量/千克C.电荷量/库仑D.力/牛顿2.下列器件中是电容器的是()A.B.C.D.3.下列式子属于比值定义物理量的是()A.Δxtv=B.Fam=C.QCU=D.UIR=4.下列陈述与事实相符的是()A.牛顿测定了引力常量B.法拉第发现了电流周围存在磁场C.安培发现了静电荷间的相互作用规律D.伽利略指出了力不是维持物体运动的原因5.在磁场中的同一位置放置一条直导线,导线的方向与磁场方向垂直,则下列描述导线受到的安培力F的大小与通过导线的电流I的关系图象正确的是()A.B.C.D.6.如图所示,小明撑杆使船离岸,则下列说法正确的是( )A .小明与船之间存在摩擦力B .杆的弯曲是由于受到杆对小明的力C .杆对岸的力大于岸对杆的力D .小明对杆的力和岸对杆的力是一对相互作用力7.某颗北斗导航卫星属于地球静止轨道卫星(即卫星相对于地面静止).则此卫星的( ) A .线速度大于第一宇宙速度 B .周期小于同步卫星的周期C .角速度大于月球绕地球运行的角速度D .向心加速度大于地面的重力加速度8.电动机与小电珠串联接入电路,电动机正常工作时,小电珠的电阻为R 1,两端电压为U 1,流过的电流为I 1;电动机的内电阻为R 2,两端电压为U 2,流过的电流为12。
则( ) A .12I I <B .1122U R U R > C .1122U R U R = D .1122U R U R < 9.甲、乙两物体零时刻开始从同一地点向同一方向做直线运动,位移-时间图象如图所示,则在0~t 1时间内( )A .甲的速度总比乙大B .甲、乙位移相同C .甲经过的路程比乙小D .甲、乙均做加速运动10.质子疗法进行治疗,该疗法用一定能量的质子束照射肿瘤杀死癌细胞.现用一直线加速器来加速质子,使其从静止开始被加速到1.0×107m/s .已知加速电场的场强为1.3×105N/C ,质子的质量为1.67×10-27kg ,电荷量为1.6×10-19C ,则下列说法正确的是( )A.加速过程中质子电势能增加B.质子所受到的电场力约为2×10-15NC.质子加速需要的时间约为8×10-6sD.加速器加速的直线长度约为4m11.如图所示,一根粗糙的水平横杆上套有A、B两个轻环,系在两环上的等长细绳拴住的书本处于静止状态,现将两环距离变小后书本仍处于静止状态,则()A.杆对A环的支持力变大B.B环对杆的摩擦力变小C.杆对A环的力不变D.与B环相连的细绳对书本的拉力变大12.如图所示,A、B、C为三个实心小球,A为铁球,B、C为木球。
课时1 功和内能[对点训练]知识点一·功、内能、内能的变化之间的关系1.(多选)下列关于系统的内能的说法正确的是( )A.系统的内能是由系统的状态决定的B.分子动理论中引入的系统内能和热力学中引入的系统内能是一致的C.做功可以改变系统的内能,但单纯地对系统传热不能改变系统的内能D.气体在大气中做绝热膨胀时做了功,但气体的内能不变答案AB解析系统的内能是一个只依赖于系统自身状态的物理量,由系统的状态决定,A正确。
因为内能是由系统的状态决定的,所以分子动理论中引入的内能和热力学中引入的内能是一致的,B正确。
做功和热传递都可以改变系统的内能,C错误。
气体做绝热膨胀时对外界做了功,且与外界没有热交换,所以系统的内能要减少,故D错误。
2.(多选)如图为焦耳实验装置简图,用绝热性能良好的材料将容器包好,重物下落带动叶片搅拌容器里的水,引起水温升高,关于这个实验,下列说法正确的是( )A.这个装置可测定热功当量B.做功增加了水的热量C.做功增加了水的内能D.功和热量是完全等价的,无区别答案AC解析题中实验装置可测定热功当量,故A正确;因为功是能量转化的量度,热量是物体内能传递的量度,故B、D错误;由功是能量转化的量度,做功增加了水的内能,不是热量。
故C正确。
3.采取绝热的方式使一定量的气体由初状态A变化至末状态B,对于不同的绝热方式,下面说法正确的是( )A.对气体所做的功不同B.对气体所做的功相同C.对气体不需做功,因为没有能量的传递D.以上说法都不正确答案 B解析对一定质量的气体,不管采取哪一种绝热方式,由初状态A变化至末状态B,都是绝热过程。
在这一过程中,气体在初状态A有一确定的内能U1,在末状态B有另一确定的内能U2,由绝热过程中ΔU=W=U2-U1知,W为恒量,故B正确。
4.如图所示,绝热容器中间用隔板隔开,左侧装有气体,右侧为真空。
现将隔板抽掉,使左侧气体自由膨胀直至达到平衡,则在此过程中( )A.气体对外界做功,温度降低,内能减少B.气体对外界做功,温度不变,内能减少C.气体不做功,温度不变,内能不变D.气体不做功,温度不变,内能减少答案 C解析气体在真空中自由膨胀时,对外不做功,又因为该过程绝热,故气体内能不变,温度不变,因而C正确。
专题二能量与动量专题综合训练(二)1.质量为m=2 kg的物体沿水平面向右做直线运动,t=0时刻受到一个水平向左的恒力F,如图甲所示,取水平向右为正方向,此物体的v-t图象如图乙所示,g取10 m/s2,则()A.物体与水平面间的动摩擦因数μ=0.5B.10 s内恒力F对物体做功102 JC.10 s末物体在计时起点位置左侧2 m处D.10 s内物体克服摩擦力做功30 J2.如图所示,质量为m的物块从A点由静止开始下落,加速度是,下落H到B点后与一轻弹簧接触,又下落h后到达最低点C,在由A运动到C的过程中,空气阻力恒定,则()A.物块机械能守恒B.物块和弹簧组成的系统机械能守恒C.物块机械能减少D.物块和弹簧组成的系统机械能减少3.如图所示,A、B、C三个一样的滑块从粗糙斜面上的同一高度同时开始运动,A由静止释放,B的初速度方向沿斜面向下,大小为v0,C的初速度方向沿斜面水平,大小也为v0。
下列说法中正确的是()A.A和C将同时滑到斜面底端B.滑到斜面底端时,B的动能最大C.滑到斜面底端时,B的机械能减少最多D.滑到斜面底端时,C的重力势能减少最多4.图甲为竖直固定在水平面上的轻弹簧,t=0时刻,将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放,小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点,然后又被弹簧弹起离开弹簧,上升到一定高度后再下落,如此反复。
通过安装在弹簧下端的压力传感器,测出此过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示,不计空气阻力,则()A.t1时刻小球的动能最大B.t2时刻小球的加速度最小C.t3时刻弹簧的弹性势能为零D.图乙中图线所围面积在数值上等于小球动量的变化量5.如图所示,某人在P点准备做蹦极运动,假设蹦极者离开跳台时的速度为零。
图中a是弹性绳的原长位置,c是人所到达的最低点。
b是人静止地悬吊着时的平衡位置。
不计空气阻力,下列说法中正确的是()A.从P到c过程中重力的冲量大于弹性绳弹力的冲量B.从P到c过程中重力做的功等于人克服弹力所做的功C.从P到b过程中人的速度不断减小D.从a到c过程中加速度方向保持不变6.如图所示,质量为m的小球从斜轨道高h处由静止滑下,然后沿竖直圆轨道内侧运动,已知圆形轨道半径为R,不计一切摩擦阻力,重力加速度为g。
功与能要点剖析及相关题型解析● 功与功率● 功1.做功的两个要素 (1)作用在物体上的力;(2)物体在力的方向上发生的位移。
2.公式:W =Fs cos α(1)α是力与位移方向之间的夹角,s 为物体对地的位移。
(2)该公式只适用于恒力做功。
3.功的正负功率1.定义:功与完成这些功所用时间的比值。
2.物理意义:描述力对物体做功的快慢。
3.公式(1)P =W t,P 为时间t 内的平均功率。
(2)P =Fv cos α(α为F 与v 的夹角) ①v 为平均速度,则P 为平均功率。
②v 为瞬时速度,则P 为瞬时功率。
一、摩擦力做功问题1.静摩擦力做功的特点(1)静摩擦力可以对物体做正功,也可以做负功,还可以不做功。
(2)在静摩擦力做功的过程中,只有机械能从一个物体转移到另一个物体,而没有机械能转化为其他形式的能。
(3)相互摩擦的物体系统,一对静摩擦力所做的功的代数和为零。
2.滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以对物体做正功,也可以做负功,还可以不做功(如相对运动的两物体之一相对地面静止,则滑动摩擦力对该物体不做功)。
(2)在相互摩擦的物体系统中,一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功与路径无关,且总功为负值,其绝对值等于摩擦力与相对路程的乘积,即|W|=F f l相对,表示物体系统损失了机械能,克服摩擦力做功,ΔE损=F f l相对(摩擦生热)。
(3)一对滑动摩擦力做功的过程中能量转化和转移的情况:①相互摩擦的物体通过摩擦力做功将部分机械能转移到另一个物体上;②部分机械能转化为内能,此部分能量就是系统损失的机械能ΔE损=Q=F f l相对。
二、一对作用力与反作用力做功问题1.一对作用力与反作用力做的功(1)作用力与反作用力的特点:大小相等、方向相反,作用在不同的物体上。
(2)作用力和反作用力作用下物体的运动特点:可能向相反的方向运动,也可能向同一方向运动;可能一个运动,另一个静止,还可能两个都静止。
(3)由W=Fl cos α不难判断,作用力做功时,反作用力可能做功,可能不做功,作用力做的功与反作用力做的功没有必然联系,不能认为二者一正一负、绝对值相等。
2.一对平衡力做的功:一对平衡力作用在同一个物体上,若物体静止,则两个力都不做功;若物体运动,则这一对平衡力做的功在数值上一定相等,一正一负或均为零。
三、变力做功的计算方法1.动能定理求变力做功动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动,既适用于求恒力做功,也适用于求变力做功。
因使用动能定理可由动能的变化来求功,所以动能定理是求变力做功的首选。
2.应用动能定理求变力做功时应注意的问题(1)所求的变力做功不一定为总功,故所求的变力做的功不一定等于ΔE k。
(2)合外力多物体所做的功对应物体动能的变化,而不是对应物体的动能。
(3)若有多个力做功时,必须明确各力做功的正负,待求的变力做的功若为负功,可以设克服该力做功为W,则表达式中用–W;也可设变力做的功为W,则字母本身含有符号。
3.用微元法求变力做功将物体分割成许多小段,因每小段很小,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无穷小的位移上的恒力所做的功的代数和。
8.如图甲所示,静止在水平地面上的物块A ,受到水平拉力F 的作用,F 与时间t 的关系如图乙所示。
设物块与地面间的最大静摩擦力f m 的大小与滑动摩擦力大小相等。
则A . 0~t 1时间内所受摩擦力大小不变B . t 1—t 2时间内物块做加速度减小的加速运动C . t 2时刻物块A 的动能最大D . t 2~t 3时间内物块克服摩擦力做功的功率增大 【答案】D● 动能定理与机械能● 动能1.定义:物体由于运动而具有的能叫做动能。
2.公式:E k =12mv 2。
3.单位:焦耳,1 J =1 N ·m =1 kg ·m 2/s 2。
4.矢标性:动能是标量,只有正值。
5.状态量:动能是状态量,因为v 是瞬时速度。
动能定理1.内容:在一个过程中合外力对物体做的功,等于物体在这个过程中动能的改变。
2.表达式:W =E k2-E k1或W =12mv 22-12mv 21。
3.物理意义:合外力的功是物体动能变化的量度。
4.适用条件(1)动能定理既适用于直线运动,也适用于曲线运动。
(2)既适用于恒力做功,也适用于变力做功。
(3)力可以是各种性质的力,既可以同时作用,也可以不同时作用。
重力做功与重力势能 1.重力做功的特点(1)重力做功与路径无关,只与始、末位置的高度差有关。
(2)重力做功不引起物体机械能的变化。
2.重力做功与重力势能变化的关系(1)定性关系:重力对物体做正功,重力势能就减小;重力对物体做负功,重力势能就增大。
(2)定量关系:重力对物体做的功等于物体重力势能的减小量。
即W G =-(E p2-E p1)=E p1-E p2=-ΔE p 。
(3)重力势能的变化量是绝对的,与参考面的选取无关。
弹性势能1概念:物体由于发生弹性形变而具有的能。
2大小:弹簧的弹性势能的大小与形变量及劲度系数有关,弹簧的形变量越大,劲度系数越大,弹簧的弹性势能越大。
3弹力做功与弹性势能变化的关系:类似于重力做功与重力势能变化的关系,用公式表示:W =-ΔE p 。
机械能守恒定律1.机械能:动能和势能统称为机械能,其中势能包括弹性势能和重力势能。
2.机械能守恒定律(1)内容:在只有像重力那类力做功的情况下,物体的动能与势能可相互转化,机械能的总量保持不变。
(2)表达式:mgh 1+12mv 21=mgh 2+12mv 223.守恒条件:只有重力或弹簧的弹力做功。
一、应用动能定理的流程二、应用动能定理解题的方法技巧1.对物体进行正确的受力分析,要考虑物体所受的所有外力,包括重力。
2.有些力在物体运动的全过程中不是始终存在的,若物体运动的全过程包含几个不同的物理过程,物体的运动状态、受力等情况均可能发生变化,则在考虑外力做功时,必须根据不同情况分别对待。
3.若物体运动的全过程包含几个不同的物理过程,解题时可以分段考虑,也可以全过程为一整体,利用动能定理解题,用后者往往更为简捷。
三、机械能守恒条件的几层含义的理解(1)物体只受重力,只发生动能和重力势能的相互转化,如自由落体运动、抛体运动等。
(2)只有弹力做功,只发生动能和弹性势能的相互转化。
如在光滑水平面上运动的物体碰到一个弹簧,和弹簧相互作用的过程中,对物体和弹簧组成的系统来说,机械能守恒。
(3)物体既受重力,又受弹力,重力和弹力都做功,发生动能、弹性势能、重力势能的相互转化。
如自由下落的物体落到竖直的弹簧上和弹簧相互作用的过程中,对物体和弹簧组成的系统来说,机械能守恒。
注意:从能量观点看:只有动能和势能的相互转化,无其他形式能量(如内能)之间的转化,则系统机械能守恒。
从做功观点看:只有重力和系统内的弹力做功。
四、机械能守恒的判断(1)利用机械能的定义判断(直接判断):若物体的动能、势能均不变,则机械能不变。
若一个物体的动能不变、重力势能变化,或重力势能不变、动能变化或动能和重力势能同时增加(减小),其机械能一定变化。
(2)用做功判断:若物体或系统只有重力(或弹簧的弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,机械能守恒。
5.(2017届11月第一次浙江省普通高校招生选考科目物理)如图所示是具有更高平台的消防车,具有一定质量的伸缩臂能够在5min内使承载4人的登高平台(人连同平台的总质量为400kg)上升60m到达灭火位置,此后,在登高平台上的消防员用水炮灭火,已知水炮的出水量为3m3/min,水离开炮口时的速率为20m/s,则用于()A.水炮工作的发动机输出功率为1×104WB.水炮工作的发动机输出功率为4×104WC.水炮工作的发动机输出功率为2.4×106WD.伸缩臂抬升登高平台的发动机输出功率约为800w【答案】B6.(2017届11月第一次浙江省普通高校招生选考科目物理)如图所示,质量为60kg的某运动员在做俯卧撑运动,运动过程中可将她的身体视为一根直棒,已知重心在C点,其垂线与脚,两手连线中点间的距离Oa、ob分别为0.9m和0.6m,若她在1min内做了30个俯卧撑,每次肩部上升的距离均为0.4m,则克服重力做功和相应的功率为()A.430J,7W B.4300J,70W C.720J,12W D.7200J,120W【答案】B【解析】设重心上升高度为h,根据几何知识可得,解得h=0.24m,故做一次俯卧撑克服重力做功为mgh=144J,所以一分钟克服重力做功为W=30×144J=4320J,功率约为,故B正确.7.(浙江省2018年11月选考科目考试物理)如图所示,在地面上竖直固定了刻度尺和轻质弹簧,弹簧原长时上端与刻度尺上的A点等高。
质量m=0.5kg的篮球静止在弹簧正上方,其底端距A点高度h1=1.10m。
篮球静止释放,测得第一次撞击弹簧时,弹簧的最大形变量x1=0.15m,第一次反弹至最高点,篮球底端距A 点的高度h2=0.873m,篮球多次反弹后静止在弹簧的上端,此时弹簧的形变量x2=0.01m,弹性势能为E p=0.025J。
若篮球运动时受到的空气阻力大小恒定,忽略篮球与弹簧碰撞时的能量损失和篮球的形变,弹簧形变在弹性限度范围内。
求:(1)弹簧的劲度系数;(2)篮球在运动过程中受到的空气阻力;(3)篮球在整个运动过程中通过的路程;(4)篮球在整个运动过程中速度最大的位置。
【答案】(1)500N/m(2)0.5N(3)11.05m(4)0.009m(3)球在整个运动过程中总路程s:,解得;(4)球在首次下落过程中,合力为零处速度最大,速度最大时弹簧形变量为;则;在A点下方,离A点8.(浙江省2017普通高校招生选考科目考试物理试题)图中给出一段“”形单行盘山公路的示意图,弯道1、弯道2可看作两个不同水平面上的圆弧,圆心分别为,弯道中心线半径分别为,弯道2比弯道1高,有一直道与两弯道圆弧相切。
质量的汽车通过弯道时做匀速圆周运动,路面对轮胎的最大径向静摩擦力是车重的1.25倍,行驶时要求汽车不打滑。
(sin37°=0.6,sin53°=0.8)(1)求汽车沿弯道1中心线行驶时的最大速度;(2)汽车以进入直道,以的恒定功率直线行驶了,进入弯道2,此时速度恰为通过弯道2中心线的最大速度,求直道上除重力以外的阻力对汽车做的功;(3)汽车从弯道1的A点进入,从同一直径上的B点驶离,有经验的司机会利用路面宽度,用最短时间匀速安全通过弯道,设路宽,求此最短时间(A、B两点都在轨道的中心线上,计算时视汽车为质点)。