扶优补差资料机械能与能源专题复习.docx
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扶优补差资料机械能与能源专题复习
教师姓名
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年级
高一
学科
物理
上课时间
阶段
基础（√）提高（）强化（）
课时计划
第（）次课
共（）次课
教学目标
1、理解并掌握机械能之间的转换
2、重点掌握动能定理的运用
重难点
重点：
动能定理
难点：
动能定理的多种方式应用
课后作业：
完成课后作业
教师评语
及建议：
科组长签名：
机械能和能源
知识梳理
功和功率是非常重要的概念，物理意义丰富，有很深的内涵，在高考试题中经常出现相关的考题，是高考复习中必须掌握，也是重点要理解的概念。
动能和势能是两种最基本的能量形式，可以与其它形式的能发生转化，同时它们也是构成物体机械能的基本因素；动能定理、机械能守恒定律是物理学中重要的规律，是能量守恒定律建立的基础。
本专题对应的基本概念有：
功、功率、动能、重力势能、机械能等；对应的物理规律有：
功的公式、功率的公式、动能的公式、重力势能的公式、动能定理等。
本专题对应的基本公式有：
例题精析
题型一分析物体移动的方向与力的方向不在同一直线上时力所做的功
【例1】用力拉一质量为m的物体，沿水平面匀速前进s，已知力和水平方向的夹角为α、方向斜向上，物体和地面问的动摩擦因数为μ，则此力做的功为（）
【答案】D
【点评】求一个力做功，首要的是先进行受力分析，这一步骤是不可缺少的，而许多同学并不注意这点。
题型二分析汽车启动的两种方式
【例2】汽车由静止开始运动，若要使汽车在开始运动一小段时间保持匀加速直线运动，则（）
A．不断增大牵引功率
B．不断减小牵引功率
C．保持牵引功率不变
D．不能判断牵引功率怎样变化
【解析】开始运动，v不断增大，而保持合外力不变，根据公式F合=F牵－f，由P=
F牵v得正确选项。
【答案】A
【点评】汽车启动过程中，着重区分阻力f、牵引力F牵和合外力F合，匀变速直线运动的末速度vt和最大速度vm。
题型三动能和动能定理；用动能定理解释生活和生产中的现象
【例3】如右图6－1所示质量为M的小车放在光滑的水平面上，质量为m的物体放在小车的一端。
受到水平恒力F作用后，物体由静止开始运动，设小车与物体间的摩擦力为f，车长为L，车发生的位移为s，则物体从小车一端运动到另一端时，下列说法不正确的是（）
A．物体具有的动能为（F－f）（L＋s）
B．小车具有的动能为fs
C．物体克服摩擦力所做的功为f（s+L）
D，这一过程中小车和物体组成的系统机械能减少了fL
【答案】D
【点评】运用动能定理时，注意题目要求的研究对象非常重要，弄清楚研究对象受哪些力及各个力的做功情况如何。
题型四重力势能的概念
【例4】如图6－2所示，质量m=10kg的物体放在二楼平台上，每层楼高3m，下列说法正确的是（）（g=10m／s2）
A．该物体的重力势能一定为300J
B，将物体从二楼移到一楼重力做功为300J
C．该物体的重力势能只可能为正
D．物体从二楼到一楼的重力势能改变量可能为正也可能为负
【解析】重力势能的大小具有相对性，与零势能面的选取有关，而重力势能的改变量则与重力所做的功相对应，重力的功与零势能面的选取无关，所以B选项正确。
【答案】B
题型五对机械能守恒定律条件的分析
【例5】“神州六号”火箭返回舱利用降落伞系统和缓冲发动机进一步降低着陆阶段的下降速度，为防止地面气流通过降落伞拖动已经着陆的返回舱，在着陆前几秒钟，必须自动切断伞绳，使返回舱在缓冲发动机工作下平稳着陆。
对于该过程，下述说法中正确的是（）
A．伞未切断时机械能守恒
B．伞切断后机械能守恒
C、整个过程机械能不守恒
D．下落过程重力势能减小，动能增加，机械能不变
【解析】在整个过程中，空气阻力和缓冲发动机都对“神舟六号”做功，所以机械能不守恒。
【答案】C
【点评】判断机械能是否守恒，有两种方式：
一是要看是否只有重力（或弹力）做功，二是看是否只有动能和势能之间发生转化。
题型六功能关系、能量守恒定律的应用
【例6】如果从矿井抽出的每立方米标准大气压下的瓦斯气完全燃烧可以放出热量N。
把这种瓦斯气用作火力发电站的燃料，火力发电机组的发电效率为η，发电机输出的功率为P1，发电站时间t内要消耗这样的瓦斯气体积为（）
【解析】在时间t内，发电站输出的电功W=P1t；发电站消耗的热能Q=P1t/η；发电站消耗的瓦斯气体体积V=P1t/ηN。
【答案】A
【点评】解此类型题，很重要一点是要弄清楚哪些功是总功或总能量，哪些功是有用功或有用能量。
摸拟操练
1．下列物体在运动过程中，均不考虑空气的阻
力，则属于机械能不守恒的是（）
A、垂直电场方向入射的带电粒子与地球和电场组成的系统
B．垂直磁场方向入射的带电粒子与地球和磁场组成的系统
C、做斜抛运动的物体与地球组成的系统
D、撑杆起跳过程的运动员与杆和地球组成的系统
2．如图6—3所示，ABCD是一个盆式容器，盆内侧壁与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧，BC段水平，其距离d=0．50m，盆边缘的高度为h=0．30m。
在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止开始下滑。
已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ=0．10。
小物块在盆内来回滑动，最后停下来，则停的地点到B的距离为（）
A．0．50mB．0．25mC．0．10mD．0
3．假设列车从静止开始做匀加速运动，经过500m的路程后，速度达到36km／h。
整个列车的质量为1．00×105kg，如果不计阻力，在匀加速阶段，牵引力的最大功率是（）
A．4．67×106kWB．1．0×l05kW
C．1．0×108kWD．4．67×l09kW
4．一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物块做的功等于（）
A．物块动能的增加量
B．物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和
C．物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和
D．物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和
5．从高处释放一个小球，恰好压在正下方竖直的轻弹簧上，在小球的加速度为零的时刻，达最大值的物理量是（）
A．重力势能
B．重力的瞬时功率
C．弹簧和小球所组成的系统的机械能
D．弹性势能
6．质量50kg的人沿着长150m、倾角为30°的斜坡从坡底走到坡顶，他的重力势能增加量是（）（g取10m／s2）
A．37500JB．75000JC．3750JD．64952J
7．汽车在平直公路上以恒定功率从静止开始出发，汽车是（）
A．先作加速运动，然后作减速运动
B．一直作匀加速运动
C．先作加速度不断减小的加速运动，然后作匀速运动
D．先作匀加速运动，再作匀速运动
8．一物体静止在升降机的地板上，在升降机加速上升过程中，地板对物体的支持力所做的功等于（）
A．物体势能的增加量
B．物体动能的增加量
C．物体动能的增加量加上物体势能的增加量
D．物体动能的增加量减去物体势能的增加量
9．“神舟六号”飞船载着两位航天员沿椭圆轨道绕地球运行，飞船在从近地点到远地点运动的过程中（）
A．它的速度大小不变，加速度为零
B．地球对它的万有引力做负功，引力势能减小
C．地球对它的万有引力减小，动能减小，引力势能增大
D．地球对它的万有引力不做功，动能和引力势能都不变
答案点拨
1．A（电场力对置于其内的带电粒子做功，机械能守恒，故A不正确；而带电粒子在磁场中受洛伦兹力，但它永不做功，机械能守恒；C、D只有重力或系统内的弹力做功，机械能守恒）
2．D（从开始下滑到静止过程，由动能定理得：
mgh－μmgs=0，得s=3m=6d，故距离B点0m）
3．B（匀加速运动，说明牵引力不变。
运用运动学公式及牛顿第二定律求解出牵引力的大小，由功率公式“P=Fv”可知当速度最大牵引力功率最大.经计算得答案B）
4．D（由动能定理可知动能增加量等于重力的功与摩擦力的功的代数和，故A错，D对．重力势能的变化量与重力做的功相对应，故B、C错）
5．B（加速度为0时，速度最大，但未到达最低点，即弹簧未压缩到最短，故重力的瞬时功率最大，弹性势能未达到最大，而整个过程机械能守恒）
6．A（重力势能的增加量等于物体克服重力所做的功）
7．C（恒定功率起动的过程包括两个阶段——变加速阶段和匀速阶段）
8．C（动能的增加量等于合力的功，即重力的功和支持力功的代数和，重力势能的增加量等于重力的功的负数，故支持力的功等于动能增加量减去重力的功，即动能增加量加上重力势能的增加量）
9．C（由
可知r越大，速度越小，从近地点到远地点运动的过程，速度减
小，动能减小，万有引力做负功，引力势能增加）
一、不定项选择
1．下面关于重力势能的说法中，正确的是（）
A．有A、B两物体，A的高度是B的2倍，那么物体A的重力势能的数值一定是物体B的2倍
B．从同一高度将某一物体以相同的速度竖直上抛或平抛，从抛出到落地的过程中，物体重力势能的变化是相同的
C．有一物体从楼顶落到地面，若受到空气阻力，物体重力势能的减小量小于自由下落时重力势能的减小量
D．重力做功时，不仅与物体运动的高度差有关，还与物体运动的路径有关
2．一人用力踢质量为1kg的皮球，使球由静止以10m/s的速度飞出，假定人踢球瞬间对球的平均作用力是200N，球在水平方向运动了20m后停下来，那么人对球作的功为
A．50JB．200JC．400JD．500J
3．由地面发射一颗人造卫星绕地球作匀速圆周运动，轨道半径为r，卫星动能为Ek。
如果发射的这颗卫星匀速园周运动的半径是2r，则下列说法中正确的是
A．发射卫星所消耗的能量一定增大B．卫星在轨道上的动能增大为2Ek
C．卫星在轨道上的周期将减小D．卫星在轨道上的加速度将增大
4．关于轻杆和轻绳，它们一端连接一小球，另一端用手拉起，让它们在竖直平面内作圆周运动，如果所有的摩擦不计，则正确的是：
（多选）
A．绳连接的小球不可能作匀速圆周运动B．杆连接的小球也不可能作匀速圆周运动
C．绳对小球的力一定不做功D．杆对小球的力也一定不做功
5．在距地面10m高处，以10m/s的速度抛出一质量为1kg的物体，已知物体落地时的速度为16m/s，下列说法中正确的是（g取10m/s2）（多选）
A．抛出时人对物体做功为50JB．自抛出到落地，重力对物体做功为100J
C．飞行过程中物体克服阻力做功22JD．物体自抛出到落地时间为1s
6．质量为m的物体，在距地面为h的高处，以g/3的恒定加速度竖直向上减速运动，则在上升h的过程中正确的是：
（多选）
A．物体的重力势能增加mgh/3B．物体的动能减少mgh/3
C．物体机械能增加2mgh/3D．以地面为零势能面，物体上升了h高处，重力势能为mgh
7．如图所示的两个单摆，摆球质量相等，悬线甲短，乙长，悬点O1、O2等高，将悬线拉至水平然后释放，以悬点所在平面为参考平面，则两球经过最低点时（多选）
A．甲球的动能小于乙球的动能
B．甲球的机械能等于乙球的机械能
C．甲球的机械能小于乙球的机械能
D．甲球悬线的张力等于乙球悬线的张力
8．如图所示，把AB小球由图中位置同时由静止释放，（绳开始时拉直）则在两小球向下运动的过程中（多选）
A．绳OA对A球做正功
B．绳AB对B球做负功
C．绳AB对A球做负功A球机械能不守恒
D．绳AB对B球做正功，A、B系统机械能守恒
9．足够长的传送带以v匀速传动，一质量为m的小物块A由静止轻放于传送带上，若小物体与传送带之间的动摩擦因数为
，如图所示，当物体与传送带相对静止时，转化为内能的能量为
A．
B．
C．
D．
10．如图所示，质量分别为m和2m的A、B两个木块间用轻弹簧相连，放在光滑水平面上，A靠紧竖直墙。
用水平力F将B向左压，使弹簧被压缩一定长度，静止后弹簧储存的弹性势能为E。
这时突然撤去F，关于A、B和弹簧组成的系统，下列说法中正确的是（多选）
A．撤去F后，系统动量守恒，机械能守恒
B．撤去F后，A离开竖直墙前，系统动量不守恒，机械能守恒
C．撤去F后，A离开竖直墙后，弹簧的弹性势能最大值为E
D．撤去F后，A离开竖直墙后，弹簧的弹性势能最大值为E/3
二．实验题
11．用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律。
实验所用的电源为学生电源，输出电压为6V的交流电和直流电两种。
重锤从高处由静止开始下落，重锤上拖着的纸带打出一系列的点，对纸带的点痕进行测量，即可验证机械能守恒定律。
（1）（6分）下面列举了该实验的几个操作步骤：
A．按照图示的装置安装器件；
B．将打点计时器接到电源的“直流输出”上；
C．用天平测出重锤的质量；
D．释放悬挂纸带的夹子，同时接通电源开关打出一条纸带；
E．测量纸带上某些点间的距离；
F．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否
等于增加的动能。
其中没有必要进行的或者操作不当的步骤，将其选项对应的
字母填在下面的空行内，并说明其原因。
答：
（写在答题卷上）
（2）（4分）利用这个装置也可以测量重锤下落的加速度a的数值。
如图所示，根据打出的纸带，选取纸带上的连续的五个点A、B、C、D、E，测出A距起始点O的距离为s0，点AC间的距离为s1，点CE间的距离为s2，使用交流电的频率为f，根据这些条件计算重锤下落的加速度a＝_________。
（3）（8分）在验证机械能守恒定律的实验中发现，重锤减小的重力势能总是大于重锤动能的增加，其原因主要是因为在重锤下落的过程中存在阻力作用，可以通过该实验装置测阻力的大小。
若已知当地重力加速度公认的较准确的值为g，还需要测量的物理量是________。
试用这些物理量和纸带上的数据表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小F＝_______。
三．计算题
12．一辆质量为5×103kg的汽车，额定功率为60kW,现让汽车保持60kW的功率的水平路面上从静止开始运动，运动中汽车所受阻力恒为车重的0.1倍，求：
（1）启动后0.5s内牵引力做的功；
（2）汽车的加速度为1m/s2时汽车的速度；
（3）汽车的加速度为10m/s时汽车的加速度；
（4）汽车行驶能达到的最大速度（g=10m/s2）
13．如图所示，一光滑倾斜轨道与一竖直放置的光滑圆轨道相连，圆轨道的半径为R，一质量为
的小球，从H=3R处的A点由静止自由下滑，当滑至圆轨道最高点B时，小球对轨道的压力是多少？
14．在工厂的流水线上安装有水平传送带，用水平传送带传送工件，可大大提高工作效率。
水平传送带以恒定速率v=2m/s运送质量为m=0.5kg的工件，工件都是以v0=1m/s的初速从A位置滑上传送带。
工件与传送带之间的动摩擦因数为μ=0.2，每当前一个工件在传送带上停止相对滑动时，后一个工件立即滑上传送带．取g=10m/s2．求：
（1）工件经多长时间停止相对滑动；
（2）在正常运行状态下传送带上相邻工件间的距离；
（3）摩擦力对每个工件做的功；
（4）每个工件与传送带之间因摩擦而产生的热量。
参考答案
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
B
A
A
AC
ABC
BC
ABD
CD
D
BD
11．①步骤B是错误的。
应该接到电源的交流输出端。
步骤D是错误的，应该先接通电源，待打点稳定后再释放纸带。
步骤C不必要，因为根据测量原理，重锤的动能和势能中都包含了质量m，可以约去。
②
③重锤的质量m，
12．解：
（1）W=Pt=60×103×0.5=3×104J
（2）汽车所受阻力ƒ=0.1mg=0.1×5×103×10=5×103N汽车的加速度为1m/s时，设牵引力为
F∴F–ƒ=maF=ƒ+ma+（5×103×1×5×103）=1.0×104N此时速度υ=P/F=60×103/1.0×104=6m/s
（3）汽车的速度为10m/s时，加速度为
（4）汽车速度最大时,合力为零,牵引力的大小等于阻力,
∴汽车的最大速度为υ0=P/ƒ=
13．解：
设小球达到B点时的速度为V，因小球从A到B机械能守恒，所以：
（1）
（2）
设B点轨道对小球的压力为N，则在B点有
（3）
（4）
即小球对轨道的压力为N/=-mg，方向竖直向上。
14．
（1）工件在传送带上匀加速：
加速度a=μg，相对传送带运动的时间
t=
=
=0.5s．
（2）相邻工件间的距离s=（
+vt）－
=vt=1m．
（3）摩擦力对每个工件做的功为W=
－
=0.75J．
（4）每个工件与传送带之间因摩擦而产生的热量Q=fs相对=μmg×（vt－
）=0.25J．
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