完整版高中物理机械能守恒定律典型例题含答案经典推荐文档.docx

1、完整版高中物理机械能守恒定律典型例题含答案经典推荐文档第五章：机械能守恒定律第一讲：功和功率考点一：恒力功的分析与计算1(单选)起重机以 1 m/s2 的加速度将质量为 1 000 kg 的货物由静止开始匀加速向上提升，g 取 10 m/s2， 则在 1 s 内起重机对货物做的功是( ) 答案 DA500 J B4 500 J C5 000 J D5 500 J2（单选）如图所示，三个固定的斜面底边长度相等，斜面倾角分别为 30、45、60，斜面的表面情况都一样。完全相同的三物体(可视为质点)A、B、C 分别从三斜面的顶部滑到底部，在此过程中( ) 选 DA.物体 A 克服摩擦力做的功最多B.

2、物体 B 克服摩擦力做的功最多C.物体 C 克服摩擦力做的功最多D.三物体克服摩擦力做的功一样多3、（多选）在水平面上运动的物体，从 t0 时刻起受到一个水平力 F 的作用，力 F 和此后物体的速度 v随时间 t 的变化图象如图所示，则( ) 答案 AD A在 t0 时刻之前物体所受的合外力一定做负功B.从 t0 时刻开始的前 3 s 内，力 F 做的功为零C.除力 F 外，其他外力在第 1 s 内做正功D.力 F 在第 3 s 内做的功是第 2 s 内做功的 3 倍4(单选)质量分别为 2m 和 m 的 A、B 两种物体分别在水平恒力 F1 和 F2 的作用下沿水平面运动，撤去F1、F2 后

3、受摩擦力的作用减速到停止，其 vt 图象如图所示，则下列说法正确的是( ) 答 案 C AF1、F2 大小相等BF1、F2 对 A、B 做功之比为 21 CA、B 受到的摩擦力大小相等D全过程中摩擦力对 A、B 做功之比为 125.(单选)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变为 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 WF1、WF2 分别表示拉力 F1、F2 所做的功，Wf1、Wf2 分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则( ) AWF24WF1，Wf22Wf1 BWF24WF1

4、，Wf22Wf1CWF24WF1，Wf22Wf1 DWF24WF1，Wf22Wf1 答案 C6.如所示，建筑工人通过滑轮装置将一质量是 100 kg 的料车沿 30的斜面由底端匀速地拉到顶端，斜面长 L 是 4 m，若不计滑轮的质量和各处的摩擦力，g 取 10 N/kg，求这一过程中：(1)人拉绳子的力做的功；(2)物体的重力做的功；(3)物体受到的各力对物体做的总功。1 1解析：(1)工人拉绳子的力：F2mgsin 工人将料车拉到斜面顶端时，拉绳子的长度：l2L，根据公式 WFlcos ，得 W12mgsin 2L2 000 J。(2)重力做功：W2mghmgLsin 2 000 J。(3)

5、由于料车在斜面上匀速运动，则料车所受的合力为 0，故 W 合0。答案：(1)2 000 J (2)2 000 J (3)0考点二：功率的理解和计算1(单选)一质量为 m 的木块静止在光滑的水平面上，从 t0 开始，将一个大小为 F 的水平恒力作用在该木块上，在 tt1 时刻力 F 的瞬时功率是( ) 答案 CF2F2F2F2A.2mt1B2mt1C mt1D mt12(单选)质量为 m 的物体从倾角为 且固定的光滑斜面顶端由静止开始下滑，斜面高为 h，当物体滑至斜面底端时，重力做功的瞬时功率为( )答案 C1Amg B2mg 2ghsin Cmg 2ghsin Dmg3、(单选)如图所示，质量

6、相同的两物体从同一高度由静止开始运动，A 沿着固定在地面上的光滑斜面下滑，B 做自由落体运动两物体分别到达地面时，下列说法正确的是( )答案 D重力的平均功率 P PA B重力的平均功率 P PA BC重力的瞬时功率 PAPB D重力的瞬时功率 PAP2P3 CP3P2P1 DP1P2P35（单选）如图所示，细线的一端固定于 O 点，另一端系一小球在水平拉力作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由 A 点运动到 B 点在此过程中拉力的瞬时功率变化情况是()答案 AA逐渐增大B逐渐减小C先增大，后减小D先减小，后增大6(多选)如图所示，在外力作用下某质点运动的 vt 图象为正弦曲线从图中可以判断(

7、)0、t1、t2、t3 四个时刻功率为零答案 ADA在 0t1 时间内，外力做正功 B在 0t1 时间内，外力的功率逐渐增大C在 t2 时刻，外力的功率最大 D在 t1t3 时间内，外力做的总功为零7(单选)质量为 1 kg 的物体静止于光滑水平面上t0 时刻起，物体受到向右的水平拉力 F 作用，第 1 s 内 F2 N，第 2 s 内 F1 N下列判断正确的是( ) 答案 CA2 s 末物体的速度是 2 m/s B2 s 内物体的位移为 3 m C第 1 s 末拉力的瞬时功率最大 D第 2 s 末拉力的瞬时功率最大8 (多选)一质量为 1 kg 的质点静止于光滑水平面上，从 t0 时刻开始，

8、受到水平外力 F 作用，如图所示下列判断正确的是( )A.02 s 内外力的平均功率是 4 WB.第 2 s 内外力所做的功是 4 JC.第 2 s 末外力的瞬时功率最大D.第 1 s 末与第 2 s 末外力的瞬时功率之比为 94 答案 AD9、质量为 m 的物体静止在光滑水平面上，从 t0 时刻开始受到水平力的作用力的大小 F 与时间 t 的关系如图 5 所示，力的方向保持不变，则( ) 答案 BD5F0t0 15F0t0A.3t0 时刻的瞬时功率为 2m B.3t0 时刻的瞬时功率为 mC.在 t0 到 3t0 这段时间内，水平力的平均功率为23F0t04mD.在 t0 到 3t0 这段时

9、间内，水平力的平均功率为25F2t06m10(单选)质量为 2 kg 的物体，放在动摩擦因数为 0.1 的水平面上，在水平拉力 F 的作用下，由静止开始运动，拉力做的功 W 和物体发生的位移 x 之间的关系如图所示，g10 m/s2，下列说法中正确的是()答案 DA.此物体在 AB 段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为 15 WB.此物体在 AB 段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为 6 WC.此物体在 AB 段做匀加速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为 6 WD.此物体在 AB 段做匀速直线运动，且整个过程中拉力的最大功率为 15 W11如图所示，水平传送带正以 2

10、 m/s 的速度运行，两端水平距离 l8 m，把一质量 m2 kg 的物块轻轻放到传送带的 A 端，物块在传送带的带动下向右运动，若物块与传送带间的动摩擦因数 0.1，求把这个物块从 A 端传送到 B 端的过程中，摩擦力对物块做功的平均功率(不计物块的大小，g 取 10 m/s2)。解析：物块刚放到传送带上时，由于与传送带有相对运动，物块受向右的滑动摩擦力，物块做加速运动， 摩擦力对物块做功，物块受向右的摩擦力为：Ffmg0.1210 N2 N，加速度为 ag0.110v2 m/s21 m/s2 物块与传送带相对静止时的位移为：x2a2 m。摩擦力做功为：WFfx22 J4 J 相对静止后物块

11、与传送带之间无摩擦力，此后物块匀速运动到 B 端，物块由 A 端到 B 端所用的时间为：v lx W ta v 5 s 则物块在被传送过程中所受摩擦力的平均功率为：P t 0.8 W第二讲：动能定理考点一：动能定理的基本应用1.（单选）一质量为 2 kg 的滑块，以 4 m/s 的速度在光滑水平面上向左滑行，从某一时刻起，在滑块上作用一向右的水平力，经过一段时间，滑块的速度方向变为向右，大小为 4 m/s，在这段时间里水平力所做的功为( ) 答 案 DA.32 J B.16 J C.8 J D.02.（单选）物体 A 和 B 质量相等，A 置于光滑的水平面上，B 置于粗糙水平面上，开始时都处于

12、静止状态.在相同的水平力作用下移动相同的距离，则( ) 答 案 DA.力 F 对 A 做功较多，A 的动能较大 B.力 F 对 B 做功较多，B 的动能较大C.力 F 对 A 和 B 做功相同，A 和 B 的动能相同 D.力 F 对 A 和 B 做功相同，A 的动能较大3.（多选）以初速度 v0 竖直上抛一个质量为 M 的物体，物体上升过程中所受阻力 F 大小不变，上升最大高度为 H，则抛出过程中人对物体做的功为( ) 答 案 CDA.Mv0/2MgH B.MgH C.Mv0/2 D.MgHFH4.（单选）一辆汽车以 v16 m/s 的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行 x13.6 m，如果

13、以 v28m/s 的速度行驶，在同样的路面上急刹车后滑行的距离 x2 应为( ) 答 案 A A.6.4 m B.5.6 m C.7.2 m D.10.8 m5(单选)如图所示，分别将两个完全相同的等腰直角三角形木块的一直角边和斜边固定在水平地面上现一小物块分别从木块顶点由静止开始下滑，若小物块与木块各边之间的动摩擦因数均相同，当小物块分别滑到木块底端时动能之比为( )答案 AB1C21 D126.（单选）如图所示，质量相同的物体分别自斜面 AC 和 BC 的顶端由静止开始下滑，物体与斜面间的动摩擦因数都相同，物体滑到斜面底部 C 点时的动能分别为 Ek1 和 Ek2，下滑过程中克服摩擦力所做

14、的功分别为 W1 和 W2，则 ( ) 选 BAEk1Ek2 W1W2 BEk1Ek2 W1W2CEk1Ek2 W1W2 DEk1Ek2 W1W27(单选)子弹的速度为 v，打穿一块固定的木块后速度刚好变为零若木块对子弹的阻力为恒力，那么当子弹射入木块的深度为其厚度的一半时，子弹的速度是( ) 答案 BvA.2vB 2 v C3vD48.（单选）速度为 v 的子弹，恰可穿透一块固定的木板，子弹穿透木板时所受阻力视为不变，如果子弹速度为 2v，则可穿透多少块同样的固定木板( ) 答 案 CA.2 块 B.3 块 C.4 块 D.8 块9（单选）如图所示，木盒中固定一质量为 m 的砝码，木盒和砝码

15、在桌面上以一定的初速度一起滑行一段距离后停止现拿走砝码，而持续加一个竖直向下的恒力 F(Fmg)，若其他条件不变，则木盒滑行的距离( )答案 B A不变 B变小C变大 D变大变小均可能10、质量为 m 的物体静止在水平桌面上，它与桌面之间的动摩擦因数为 ，物体在水平力 F 作用下开始运动，发生位移 x1 时撤去力 F，问物体还能运动多远？(Fmg)x1答案 mg解析 研究对象：质量为 m 的物体.研究过程：从静止开始，先加速，后减速至零.受力分析、运动过程草图如图所示，其中物体受重力(mg)、水平外力(F)、弹力(FN)、滑动摩擦力(Ff)，设加速位移为 x1，减速位移为 x2.1解法一：可将

16、物体运动分成两个阶段进行求解物体开始做匀加速运动位移为 x1，水平外力 F 做正功，Ff 做负功， mg、FN 不做功；初动能 Ek00，末动能 Ek12mv1 1 1 根据动能定理：Fx1Ffx12mv20 又滑动摩擦力 FfFN，FNmg 则：Fx1mgx12mv201撤去外力 F 后，物体做匀减速运动位移为 x2，Ff 做负功，mg、FN 不做功；初动能 Ek12mv2，末动能 Ek201 1 (Fmg)x1根据动能定理：Ffx202mv1，又滑动摩擦力 FfFN，FNmg 则mgx202mv 即 Fx1mgx1mgx200，x2 mg解法二：从静止开始加速，然后减速为零，对全过程进行分

17、析求解. 设加速过程中位移为 x1，减速过程中位移为 x2；水平外力 F 在 x1 段做正功，滑动摩擦力 Ff 在(x1x2)段做负功，mg、FN 不做功；初动能 Ek00，末动能 Ek0 在竖直方向上：FNmg0 滑动摩擦力 FfFN(Fmg)x1根据动能定理：Fx1mg(x1x2)00 得 x2 mg11.如图所示，质量为 m 的物体从高为 h、倾角为 的光滑斜面顶端由静止开始沿斜面下滑，最后停在水平面上，已知物体与水平面间的动摩擦因数为 ，求：(1)物体滑至斜面底端时的速度；(2)物体在水平面上滑行的距离.(不计斜面与水平面交接处的动能损失)h答案 (1) (2)1解析 (1)物体下滑过

18、程中只有重力做功，且重力做功与路径无关，由动能定理：mgh2mv2， 可求得物体滑至斜面底端时速度大小为 v 2gh；(2)设物体在水平面上滑行的距离为 l，1 v2 h由动能定理：mgl02mv2，解得：l2g.12.右端连有光滑弧形槽的水平桌面 AB 长 L1.5 m，如图所示。将一个质量为 m0.5 kg 的木块在 F1.5 N 的水平拉力作用下，从桌面上的 A 端由静止开始向右运动，木块到达 B 端时撤去拉力 F，木块与水平桌面间的动摩擦因数 0.2，取 g10 m/s2。求：(1)木块沿弧形槽上升的最大高度； (2)木块沿弧形槽滑回 B 端后，在水平桌面上滑动的最大距离。答案：(1)

19、0.15 m (2)0.75 m解析：(1)由动能定理得：FLFfLmgh0 其中 FfFNmg0.20.510 N1.0 NFLFfL 1.5 (1.51.0) 所 以 h mg 0.5 10 m0.15 mmgh 0.5 10 0.15(2) 由动能定理得：mghFfx0 所以 x Ff 1.0 m0.75 m。13.人骑自行车上坡，坡长 l200 m，坡高 h10 m，人和车的总质量为 100 kg，人蹬车的牵引力为F100 N，若在坡底时车的速度为 10 m/s，到坡顶时车的速度为 4 m/s，(g 取 10 m/s2)求： (1)上坡过程中人克服摩擦力做多少功；(2)人若不蹬车，以

20、10 m/s 的初速度冲上坡，最远能在坡上行驶多远.(设自行力所受阻力恒定)答 案 (1)1.42104 J (2)41.3 m1 1解析 (1)由动能定理得 FlmghWf2mv22mv1代入数据得 Wf1.42104 J；Wf(2)由 WfFfl 知，Ff l 71 N1 h 1设当自行车减速为 0 时，其在坡上行驶的最大距离为 s，则有Ffsmgsin s02mv0 其中 sin l 20联立解得 s41.3 m.考点二：利用动能定理求变力做的功1(单选)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

21、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( )答案 A1111A.2R(FN3mg)B2R(3mgFN)C.2R(FNmg)D2R(FN2mg)2(单选)如图，质量为 m 的物块与转台之间的最大静摩擦力为物块重力的 k 倍，物块与转轴 OO相距R，物块随转台由静止开始转动，转速缓慢增大，当转速增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到滑动前的这一过程中，转台的摩擦力对物块做的功最接近( )答案 D1A0 B2kmgR C2kmgR D2kmgR 3（单选）如图所示，光滑斜面的顶端固定一弹簧，一小球向右滑行，并冲上固定在地面上的斜面设小球在

22、斜面最低点 A 的速度为 v，压缩弹簧至C 点时弹簧最短，C 点距地面高度为 h，则小球从 A 到 C 的过程中弹簧弹力做功是( ) 答案 A1 1Amgh2mv2 B.2mv2mgh1Cmgh D(mgh2mv2)解析 小球从 A 点运动到 C 点的过程中，重力和弹簧的弹力对小球做负功，由于支持力与位移始终垂直，则支持力对小球不做功，由动能定理，1 1可得 WGWF02mv2，重力做功为 WGmgh，则弹簧的弹力对小球做功为 WFmgh2mv2，所以正确选项为 A.4 (单选)如图，一半径为 R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径 POQ 水平一质量为m 的质点自 P 点上方高度

23、 R 处由静止开始下落，恰好从 P 点进入轨道质点滑到轨道最低点 N 时，对轨道的压力为 4mg，g 为重力加速度的大小用 W 表示质点从 P 点运动到 N 点的过程中克服摩擦力所做的功则( ) 答案 C1AW2mgR，质点恰好可以到达 Q 点1BW2mgR，质点不能到达 Q 点1CW2mgR，质点到达 Q 点后，继续上升一段距离1DW2mgR，质点到达 Q 点后，继续上升一段距离5、在距地面高 12 m 处，以 12 m/s 的水平速度抛出质量为 0.5 kg 的小球，其落地时速度大小为 18 m/s，求小球在运动过程中克服阻力做功多少？(g 取 10 m/s2)答 案 15 J解析 对小球

24、自抛出至落地过程由动能定理得：1 1mghWf2mv22mv2则小球克服阻力做功为：1 1 1 1Wfmgh(2mv22mv1)0.51012 J(20.518220.5122) J15 J.6、如图所示，AB 为四分之一圆周轨道，半径 R0.8 m，BC 为水平轨道，长为 L3 m现有一质量m1 kg 的物体，从 A 点由静止滑下，到 C 点刚好停止已知物体与 BC 段轨道间的动摩擦因数为115，求物体在 AB 段轨道受到的阻力对物体所做的功(g 取 10 m/s2)答 案 6 J7、如图甲所示，一质量为 m1 kg 的物块静止在粗糙水平面上的 A 点，从 t0 时刻开始物块受到如图乙所示规

25、律变化的水平力 F 的作用并向右运动，第 3 s 末物块运动到 B 点时速度刚好为 0，第 5 s 末物块刚好回到 A 点，已知物块与粗糙水平面间的动摩擦因数 0.2，(g10 m/s2)求：(1)A 与 B 间的距离；(2)水平力 F 在前 5 s 内对物块做的功答 案 (1)4 m (2)24 J解析 (1)A、B 间的距离与物块在后 2 s 内的位移大小相等，在后 2 s 内物块在水平恒力作用下由 B 点匀加速运动到 A 点，由牛顿第二定律知 Fmgma，代入1数值得 a2 m/s2，所以 A 与 B 间的距离为 x2at24 m。1(2)前 3 s 内物块所受力 F 是变力，设整个过程

26、中力 F 做的功为 W，物块回到 A 点时速度为 v，则 v22ax，由动能定理知 W2mgx2mv2， 所以 W2mgxmax24 J。8如图甲所示，物块与质量为 m 的小球通过不可伸长的轻质细绳跨过两等高定滑轮连接物块置于左侧滑轮正下方的表面水平的压力传感装置上，小球和右侧滑轮的距离为 l.开始时物块和小球均静止，将此时传感装置的示数记为初始值现给小球施加一始终垂直于 l 段细绳的力，将小球缓慢拉起至细绳与竖直方向成 60角，如图乙所示，此时传感器装置的示数为初始值的 1.25 倍；再将小球由静止释放，当运动至最低位置时，传感装置的示数为初始值的 0.6 倍不计滑轮的大小和摩擦，重力加速度

27、的大小为 g.求： (1) 物块的质量；(2)从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服空气阻力所做的功答 案 (1)3m (2)0.1mgl解析 (1)设开始时细绳的拉力大小为 FT1，传感装置的初始值为 F1，物块质量为 M，由平衡条件得对小球，FT1mg 对物块，F1FT1Mg当细绳与竖直方向的夹角为 60时，设细绳的拉力大小为 FT2，传感装置的示数为 F2，据题意可知，F21.25F1，由平衡条件得对小球，FT2mgcos 60 对物块，F2FT2Mg 联立式，代入数据得 M3m(2)设小球运动至最低位置时速度的大小为 v，从释放到运动至最低位置的过程中，小球克服阻力所做的功为 Wf，

28、由动能定理得1mgl(1cos 60)Wf2mv2在最低位置时，设细绳的拉力大小为 FT3，传感装置的示数为 F3，据题意可知，F30.6F1，对小球，由牛顿第二定律得v2FT3mgm l 对物块，由平衡条件得 F3FT3Mg 联立式，代入数据得 Wf0.1mgl考点二：利用动能定理解决多过程问题1 (多选)质量为 1 kg 的物体静止在水平粗糙的地面上，在一水平外力 F 的作用下运动，如图甲所示，外力 F 和物体克服摩擦力 Ff 做的功 W 与物体位移 x 的关系如图乙所示，重力加速度 g 取 10 m/s2.下列分析正确的是( ) 答 案 ACD A物体与地面之间的动摩擦因数为 0.2B.物体运动的位移为 13 mC.物体在前 3 m 运动过程中的加速度为 3 m/s2D.x9 m 时，物体的速度为 3 m/s2、如图所示，一根直杆由粗细相同的两段构成，其中 AB 段为长 x15 m 的粗糙杆，BC 段为长 x21 m 的光滑杆将杆与水平面成 53角固定在一块弹性挡板上，在杆上套一质量 m0.5 kg、孔径略大于杆直径的圆环开始时，圆环静止在杆底端 A.现用沿杆向上的恒力 F 拉圆环，当圆环运动到 B 点时撤去 F，圆环刚好能到达顶端 C，然后再沿杆下滑已知圆环与 AB 段的动摩擦因数 0.1，g10 m/s2，sin 530.8，cos 530.6.试求： 答案