高三物理一轮复习05机械能守恒定律教学案.docx

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高三物理一轮复习05机械能守恒定律教学案

2019-2020年高三物理一轮复习05—机械能守恒定律教学案

要点一功

即学即用

1.下列说法正确的是（）

A.当作用力做正功时,反作用力一定做负功

B.当作用力不做功时,反作用力也不做功

C.作用力与反作用力的功,一定大小相等,正负符号相反

D.作用力做正功,反作用力也可能做正功

答案D

要点二摩擦力做功的特点

即学即用

2.在光滑的水平地面上有质量为M的长平板A,如图所示,平板上放一质量m的物体B,A、B之间动摩擦因数为.今在物体B上加一水平恒力F,B和A发生相对滑动,经过时间t,B未滑离木板A.求:

（1）摩擦力对A所做的功.

（2）摩擦力对B所做的功.

（3）若长木板A固定,B对A的摩擦力对A做的功.

答案

（1）

（2）（3）0

题型1功的正负判断

【例1】如图所示,小物块A位于光滑的斜面上,斜面位于光滑的水平面上,从地面上看,小物块沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力（）

A.垂直于接触面,做功为零

B.垂直于接触面,做功不为零

C.不垂直于接触面,做功为零

D.不垂直于接触面,做功不为零

答案B

题型2恒力功的计算

【例2】如图所示,质量为m的物体静止在倾角为的斜面上,物体与斜面间的动摩擦因数为,现使斜面水平向左匀速移动距离l.

（1）摩擦力对物体做的功为（物体与斜面相对静止）（）

A.0B.mglcos

C.-mglcossinD.mglsincos

（2）斜面对物体的弹力做的功为（）

A.0B.mglsincos2

C.-mglcos2D.mglsincos

（3）重力对物体做的功（）

A.0B.mgl

C.mgltanD.mglcos

（4）斜面对物体做的总功是多少?

各力对物体所做的总功是多少?

答案

（1）C

（2）D（3）A（4）00

题型3变力功的计算

【例3】用铁锤将一铁钉击入木块,设木块对铁钉的阻力与铁钉进入木块内的深度成正比.在铁锤击打第一次后,能把铁钉击入木块内1cm.则击第二次后,能击入多少深度?

（设铁锤每次做功相等）

答案0.41cm

题型4传送带问题

【例4】如图所示,光滑弧形轨道下端与水平传送带连接,轨道上的A点到传送带的竖直距离及传送带到地面的距离均为h=5m,把一物体自A点由静止释放,物体与传送带间的动摩擦因数=0.2.先让传送带不转动,物体滑上传送带后,从右端B水平飞离,落在地面上的P点,B、P间的水平距离OP为xs=2m;然后让传送带顺时针方向转动,速

度大小为v=5m/s,从同一高度释放的物体进入传送带,一段时间后与传送带相对静止,从右端B水平飞离.g=10m/s2.求:

（1）传送带转动时,物体落到何处?

（2）两种情况下,传送带对物体所做功之比.

（3）两种情况下,物体运动所用时间之差.

答案

（1）5m

（2）（3）0.45s

1.如图所示,木板OA水平放置,长为l,在A处放置一个质量为m的物体,现绕O点缓缓抬高A端,直到当木板转动到与水平面成角时停止转动.这时物体受到一微小的干扰便开始缓慢地匀速下滑,物体运动到O点,在整个过程中（）

A.支持力对物体做的总功为mglsin

B.摩擦力对物体做的总功为零

C.木板对物体做的总功为零

D.木板对物体做的总功为正

答案AC

2.如图所示,物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带,传送带以图示方向匀速运转,则传送带对物体做功情况可能是（）

A.始终不做功

B.先做负功后做正功

C.先做正功后不做功

D.先做负功后不做功

答案ACD

3.如图所示,定滑轮至滑块的高度为h,已知细绳的拉力为F（恒定）,滑块沿水平面由A点前进l至B点,滑块在初、末位置时细绳与水平方向夹角分别为和.求滑块由A点运动到B点过程中,绳的拉力对滑块所做的功.

答案Fh（）

4.（xx·昌平模拟）一质量为2kg的物体（视为质点）从某一高度由静止下落,与地面相碰后（忽略碰撞时间）又上升到最高点,该运动过程的v-t图象如图所示.如果上升和下落过程中空气阻力大小相等,求:

（1）物体上升的最大高度.

（2）物体下落过程所受的空气阻力的大小.

（3）物体在整个运动过程中空气阻力所做的功.（取g=10m/s2）

答案

（1）1.5m

（2）4N（3）-22J

第2课时功率

要点一功率

即学即用

1.物体在水平力F1作用下,在水平面上做速度为v1的匀速运动,F1的功率为P;若在斜向上的力F2作用下,在水平面上做速度为v2的匀速运动,F2的功率也是P,则下列说法正确的是（）

A.F2可能小于F1,v1不可能小于v2B.F2可能小于v1,v1一定小v2

C.F2不可能小于F1,v1不可能小于v2D.F2不可能小于F1,v1一定小于v2

答案B

要点二机车的两种启动方式

即学即用

2.一辆小汽车在水平路面上由静止启动,在前5s内做匀加速直线运动,5s末达到额定功率,之后保持以额定功率运动.其v—t图象如图所示.已知汽车的质量为m=2×103kg,汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍,则以下说法不正确的是（）

A.汽车在前5s内的牵引力为4×103N

B.汽车在前5s内的牵引力为6×103N

C.汽车的额定功率为60kW

D.汽车的最大速度为30m/s

答案A

题型1功率的计算

【例1】如图所示,重物的质量为1kg,动滑轮质量不计,竖直向上拉动细绳,使重物从静止开始以5m/s2的加速度上升,则拉力F在1s内对物体做的功为多大?

拉力F在1s末的瞬时功率是多大?

（g取10m/s2）

答案37.5J75W

题型2构建模型解功率问题

【例2】风力发电是一种环保的电能获取方式.图为某风力发电站外观图.设计每台风力发电机的功率为40kW,实验测得风的动能转化为电能的效率约为20%,空气的密度是1.29kg/m3,当地水平风速约为10m/s,问风力发电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求?

答案10m

题型3图景结合

【例3】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由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为v—t图象,如图所示（除2～10s时间段内的图象为曲线外,其余时间段图象均为直线）.已知小车运动的过程中,2～14s时间段内小车的功率保持不变,在14s末停止遥控而让小车自由滑行.小车的质量为1kg,可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变.求:

（1）小车所受到的阻力大小及0～2s时间内电动机提供的牵引力大小.

（2）小车匀速行驶阶段的功率.

（3）小车在0～10s运动过程中位移的大小.

答案

（1）1.25N

（2）2.25W（3）19.7m

1.如图所示,手持一根长为l的轻绳的一端在水平桌面上做半径为r、角速度为的匀速圆周运动,绳始终保持与该圆周相切,绳的另一端系一质量为m的木块,木块也在桌面上做匀速圆周运动,不计空气阻力（）

A.手对木块不做功

B.木块不受桌面的摩擦力

C.绳的拉力大小等于

D.手拉木块做功的功率等于m3r（l2+r2）/l

答案D

2.（xx·重庆模拟）一根质量为M的直木棒,悬挂在O点,有一只质量为m的猴子抓着木棒,如图所示.剪断悬挂木棒的细绳,木棒开始下落,同时猴子开始沿木棒向上爬.设在一段时间内木棒沿竖直方向下落,猴子对地的高度保持不变,忽略空气阻力,则下列的四个图中能正确反映在这段时间内猴子做功的功率随时间变化的关系的是（）

答案B

3.人的心脏每跳一次大约输送8×10-5m3的血液,正常人血压（可看作心脏压送血液的压强）的平均值约为1.5×104Pa,心跳约每分钟70次,据此估测心脏工作的平均功率为W.

答案1.4

4.额定功率为80kW的汽车,在平直的公路上行驶的最大速度为20m/s,汽车的质量为2.0t.若汽车从静止开始做匀加速直线运动,加速度大小为2m/s2,运动过程中阻力不变,则:

（1）汽车受到的恒定阻力是多大?

（2）3s末汽车的瞬时功率是多大?

（3）匀加速直线运动的时间是多长?

（4）在匀加速直线运动中,汽车牵引力做的功是多少?

答案

（1）4×103N

（2）48Kw（3）5s（4）2×105J

1.（xx·广东·4）机车从静止开始沿平直轨道做匀加速运动,所受的阻力始终不变,在此过程中,下列说法正确的是（）

A.机车输出功率逐渐增大

B.机车输出功率不变

C.在任意两相等的时间内,机车动能变化相等

D.在任意两相等的时间内,机车动量变化的大小相等

答案AD

2.如图所示,质量为m的物体A静止于倾角为的斜面体B上,斜面体B的质量为M,现对该斜面体施加一个水平向左的推力F,使物体随斜面体一起沿水平方向向左匀速运动的位移为l,则在此运动过程中斜面体B对物体A所做的功为（）

A.B.Mglcot

C.0D.mglsin2

答案C

3.起重机的钢索将重物由地面吊到空中某个高度,其速度图象如图所示,则钢索拉力的功率随时间变化的图象可能是下图中的哪一个（）

答案B

4.如图所示,一辆小车静止在光滑的水平导轨上,一小球用细绳悬挂在车上,由图中位置无初速释放,则小球在下摆到最低点的过程中,下列说法正确的是（）

A.绳对小球的拉力不做功B.绳对小球的拉力做正功

C.绳对小球的拉力做负功D.小球的合力不做功

答案C

5.以恒力推物体使它在粗糙水平面上移动一段距离,恒力所做的功为W1,平均功率为P1,在末位置的瞬时功率为Pt1,以相同的恒力推该物体使它在光滑的水平面上移动相同距离,力所做功为W2,平均功率为P2,在末位置的瞬时功率为Pt2,则下面结论中正确的是（）

A.W1>W2B.W1=W2

C.P1=P2D.Pt2

答案B

6.（xx·宣武区模拟）如图所示,滑雪者由静止开始沿斜坡从A点自由滑下,然后在水平面上前进至B点停下.已知斜坡、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数皆为,滑雪者（包括滑雪板）的质量为m,A、B两点间的水平距离为L.在滑雪者经过AB段运动的过程中,克服摩擦力做的功（）

A.大于mgLB.小于mgL

C.等于mgLD.以上三种情况都有可能

答案C

7.某汽车以额定功率在水平路面上行驶,空载时的最大速度为v1,装满货物后的最大速度为v2,已知汽车空车的质量为m0,汽车所受的阻力跟车重成正比,则汽车后来所装的货物的质量是（）

A.B.

C.m0D.

答案A

8.物体在恒力作用下做匀变速直线运动,关于这个恒力做功的情况,下列说法正确的是（）

A.在相等的时间内做的功相等

B.通过相同的路程做的功相等

C.通过相同的位移做的功相等

D.做功情况与物体运动速度大小有关

答案C

9.解放前后,机械化生产水平较低,人们经常通过“驴拉磨”的方式把粮食颗粒加工成粗面来食用,如图所示,假设驴拉磨的平均用力大小为500N,运动的半径为1m,则驴拉磨转动一周所做的功为（）

A.0B.500JC.500JD.1000J

答案D

10.如图所示,在倾角为的光滑斜面上,木板与滑块质量相等,均为m,木板长为l.一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与木板、滑块相连,滑块与木板间的动摩擦因数为,开始时,滑块静止在木板的上端,现用与斜面平行的未知力F,将滑块缓慢拉至木板的下端,拉力做功为（）

A.mglcosB.2mglC.2mglcosD.mgl

答案A

11.汽车发动机的功率为60kW,汽车的质量为4t,当它行驶在坡度为sin=0.02的长直公路上时,如图所示,所受阻力为车重的0.1倍（g取10m/s2）,求:

（1）汽车所能达到的最大速度vm.

（2）若汽车从静止开始以0.6m/s2的加速度做匀加速直线运动,则此过程能维持多长时间？

（3）当汽车以0.6m/s2的加速度匀加速行驶的速度达到最大值时,汽车做功多少？

答案

（1）12.5m/s

（2）13.9s（3）4.16×105J

12.（xx·南京模拟）下表是一辆电动自行车的部分技术指标,其中额定车速是指自行车满载的情况下在平直道路上以额定功率匀速行驶的速度,假设行驶过程中电能转化为机械能的效率为100%,请参考表中数据,完成下列问题:

（g取10m/s2,sin5°=0.07）

（1）将你计算的“额定功率”和“续行里程”填入上表中（无须写出计算过程）.

（2）在行驶过程中电动自行车受到的阻力是车重（包括载重）的k倍,试推算k的大小.

（3）电动自行车在坡度为5°的坡上匀速爬坡时,车速约为多少?

答案

（1）18043.2

（2）0.03（3）1.5m/s

13.在图中,如图甲所示,质量m=2.0kg的物体静止在水平面上,物体跟水平面间的动摩擦因数=0.20.从t=0时刻起,物体受到一个水平力F的作用而开始运动,前8s内F随时间t变化的规律如图乙所示.g取10m/s2.求:

（1）在图丙的坐标系中画出物体在前8s内的v—t图象.

（2）前8s内水平力F所做的功.

答案

（1）

（2）155J

第二单元动能定理

第3课时动能动能定理

要点一动能的概念

即学即用

1.关于物体的动能,下列说法中正确的是（）

A.物体速度变化,其动能一定变化

B.物体所受的合外力不为零,其动能一定变化

C.物体的动能变化,其运动状态一定发生改变

D.物体的速度变化越大,其动能一定变化也越大

答案C

要点二动能定理

即学即用

2.人骑自行车下坡,坡长l=500m,坡高h=8m,人和车总质量为100kg,下坡时初速度为4m/s,人不踏车的情况下,到达坡底时车速为10m/s,g取10m/s2,则下坡过程中阻力所做的功为（）

A.-4000JB.-3800JC.-5000JD.-4200J

答案B

题型1动能及动能的变化

【例1】质量为m=2kg的物体,在水平面上以v1=6m/s的速度匀速向西运动,若有一个F=8N方向向北的恒力作用于物体,在t=2s内物体的动能增加了（）

A.28JB.64JC.32JD.36J

答案B

题型2应用动能定理的一般问题

【例2】一辆车通过一根跨过定滑轮的轻绳PQ提升井中质量为m的物体,如图所示,绳的P端拴在车后的挂钩上.设绳的总长不变,绳的质量、定滑轮的质量和尺寸、滑轮上的摩擦都忽略不计.开始时,车在A点,左右两侧绳都已绷紧并且是竖直的,左侧绳长为H.提升时,车向左加速运动,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点时速度为vB.求车由A移到B的过程中,绳Q端的拉力对物体做的功是多少?

答案

题型3情景建模

【例3】如图所示,某滑板爱好者在离地h=1.8m高的平台上滑行,水平离开A点后落在水平地面的B点,其水平位移l1=3m,着地时由于存在能量损失,着地后速度变为v=4m/s,并以此为初速度沿水平地面滑行l2=8m后停止.已知人与滑板的总质量m=60kg.求:

（1）人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小.

（2）人与滑板离开平台时的水平初速度.（空气阻力忽略不计,g取10m/s2）

答案

（1）60N

（2）5m/s

1.物体在水平恒力F作用下,由静止开始沿光滑水平面运动,经过一段时间物体的速度增大到v,又经过一段时间速度增大到2v,在这两段时间内,力F对物体做功之比是（）

A.1∶1B.1∶2C.1∶3D.1∶4

答案C

2.质量为1kg的物体以某一初速度在水平面上滑行,由于摩擦阻力的作用,其动能随位移变化的图线如图所示,g取10m/s2,则以下说法中正确的是（）

A.物体与水平面间的动摩擦因数为0.5

B.物体与水平面间的动摩擦因数为0.2

C.物体滑行的总时间为4s

D.物体滑行的总时间为2.5s

答案C

3.如图所示为皮带传输机简图,其顶端为水平且高度为3m.将质量为50kg的货物轻轻放在皮带传输机底端,运动至顶端后抛至高度为2.2m的平板车上,落点与抛出点间的水平距离为0.8m.求在输送货物期间皮带对货物做的功.（g=10m/s2）

答案1600J

4.如图甲所示,在倾角为30°的足够长光滑斜面AB前,有一粗糙水平面OA,OA长为4m.有一质量为m的滑块,从O处由静止开始受一水平向右的力F作用.F只在水平面上按图乙所示的规律变化.滑块与OA间的动摩擦因数=0.25,g取10m/s2,试求:

（1）滑块到A处的速度大小.

（2）不计滑块在A处的速率变化,滑块冲上斜面的长度是多少?

答案

（1）5m/s

（2）5m

第4课时专题:

动能定理的应用

要点一用动能定理求变力的功

即学即用

1.剑桥大学物理学家海伦·杰尔斯基研究了各种自行车特技的物理学原理,并通过计算机模拟技术探寻特技动作的极限,设计了一个令人惊叹不已的高难度动作——“爱因斯坦空翻”,并在伦敦科学博物馆由自行车特技运动员（18岁的布莱士）成功完成.“爱因斯坦空翻”简化模型如图所示,质量为m的自行车运动员从B点由静止出发,经BC圆弧,从C点竖直冲出,完成空翻,完成空翻的时间为t.由B到C的过程中,克服摩擦力做功为W,空气阻力忽略不计,重力加速度为g,试求:

自行车运动员从B到C至少做多少功?

答案W+mg2t2

要点二物体系统的动能定理问题

即学即用

2.如图所示,有一光滑的T字形支架,在它的竖直杆上套有一个质量为m1的物体A,用长为l的不可伸长的细绳将A悬挂在套于水平杆上的小环B下,B的质量m2=m1=m.开始时A处于静止状态,细绳处于竖直状态.今用水平恒力F=3mg拉小环B,使A上升.求当拉至细绳与水平杆成37°时,A的速度为多大?

答案

要点三动能定理分析复杂过程问题

即学即用

3.如图所示,质量m=1kg的木块静止在高h=1.2m的平台上,木块与平台间的动摩擦因数=0.2,用水平推力F=20N,使木块产生位移l1=3m时撤去,木块又滑行l2=1m时飞出平台,求木块落地时速度的大小?

答案m/s

题型1求变力功典例

【例1】如图所示,质量为m的小球被系在轻绳的一端,以O为圆心在竖直平面内做半径为R的圆周运动.运动过程中,小球受到空气阻力的作用.设某时刻小球通过圆周的最低点A,此时绳子的张力为7mg,此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰能通过最高点B,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功是多少?

答案

题型2物体系统动能定理问题典例

【例2】如图所示,跨过定滑轮的轻绳两端的物体A和B的质量分别为M和m,物体A在水平面上.A由静止释放,当B沿竖直方向下落h时,测得A沿水平面运动的速度为v,这时细绳与水平面的夹角为,试分析计算B下降h过程中,A克服地面摩擦力做的功.（滑轮的质量和摩擦均不计）

答案mgh-［（cos）2］

题型3动能定理在多物理过程中的应用

【例3】如图所示,AB与CD为两个对称斜面,其上部都足够长,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=2.0m.一个质量为2kg的物体在离弧底E高度为h=3.0m处,以初速度v0=4m/s沿斜面运动,物体与两斜面的动摩擦因数均为=0.2.求:

物体在两斜面上（不包括圆弧部分）一共能运动多少路程?

（g=10m/s2）

答案28m

题型4深挖隐含条件

【例4】如图所示,竖直平面内放一直角杆AOB,杆的水平部分粗糙,动摩擦因数=0.2,杆的竖直部分光滑.两部分各套有质量均为1kg的小球A和B,AB球间用细绳相连.此时A、B均处于静止状态,已知:

OA=3m,OB=4m.若A球在水平拉力F的作用下向右缓慢地移动1m（取g=10m/s2）,那么

（1）该过程中拉力F做功多少?

（2）若用20N的恒力拉A球向右移动1m时,A的速度达到了2m/s,则此过程中产生的内能为多少?

答案

（1）14J

（2）4.4J

1.静止在粗糙水平面上的物块A受方向始终水平向右、大小先后为F1、F2、F3的拉力作用做直线运动,t=4s时停下,其v-t图象如图所示,已知物块A与水平面间的动摩擦因数处处相同,下列判断正确的是（）

A.全过程中拉力做的功等于物块克服摩擦力做的功

B.全过程拉力做的功等于零

C.一定有F1+F3=2F2

D.有可能F1+F3>2F2

答案AC

2.如图所示,物体以100J的初动能从斜面底端向上运动,当它通过斜面某一点M时,其动能减少80J,机械能减少32J,如果物体能从斜面上返回底端,则物体在运动过程中的下列说法正确的是（）

A.物体在M点的重力势能为-48J

B.物体自M点起重力势能再增加21J到最高点

C.物体在整个过程中摩擦力做的功为-80J

D.物体返回底端时的动能为30J

答案C

3.有一个竖直放置的圆形轨道,半径为R,由左右两部分组成.如图所示,右半部分AEB是光滑的,左半部分BFA是粗糙的.在轨道最低点A放一个质量为m的小球,并给小球一个水平向右的初速度,使小球沿轨道恰好运动到最高点B,小球从B点又能沿BFA轨道回到A点,到达A点时对轨道的压力为4mg.在求小球在A点的速度v0时,甲同学的解法是:

由于小球恰好到达B点,故在B点小球的速度为零,mv02=2mgR,所以:

v0=2.在求小球从B点沿BFA回到A点的速度时,乙同学的解法是:

由于回到A点时对轨道的压力为4mg,故:

4mg=m,所以:

vA=2.

你同意甲、乙两位同学的解法吗?

如果同意请说明理由;若不同意,请指出他们的错误之处,并求出结果.根据题中所描绘的物理过程,求小球由B经F回到A的过程中克服摩擦力所做的功.

答案不同意.

甲同学在求v0时,认为小球在B点的速度为零,这是错误的.在B点vB时有最小值.

正确的解法是:

mg=m①

-2mgR=mvB2-mv02②

联立①②求解得v0=

乙同学在计算中漏掉了重力,应为FN-mg=m

将FN=4mg代入解得vA=③

设摩擦力做的功为Wf,小球从B→F→A的过程中由动能定理可得2mgR+Wf=mvA2-mvB2④

联立①③④式解得Wf=-mgR

故小球从B→F→A的过程中克服摩擦力做的功为Wf=mgR

4.如图所示,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°的足够长斜面上部.滚轮中心B与斜面底部A的距离为L=6.5m,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=4m/s,滚轮对杆的正压力FN=2×104N,滚轮与杆间的动摩擦因数为=0.35,杆的质量为m=1×103kg,不计杆与斜面间的摩擦,取g=10m/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.

答案

（1）2m/s2

（2）4m