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1、精选优质文档-倾情为你奉上必修二功和能典型一题多变题集锦一. 功的计算:FFL1.物体m在水平力F的作用下水平向前行驶的位移为L，如图甲所示，求力F对物体所做的功。相关变式题LFF1)物体m在与水平方向成角的力F的作用下，沿水平方向向前行驶的距离为L，如图乙所示，求力F对物体所做的功。2):如图所示，物体在力作用下在水平面上发生一段位移L，试分别计算这四种情况下力F对物体所做的功。设在这四种情况下力F和位移L的大小都相同：F=10N，L=1m，角的大小如图所示。 3)一个质量m=2kg的物体，受到与水平方向成37角斜向上方的拉力F1=10N，在水平地面上移动的距离s=2m。物体与地面间的滑动摩
2、擦力F2=4.2N。求：（1）、F1、F2分别对物体做的功。（2）、F1、F2对物体做的总功。4)：用50N力拉一个质量为10kg的物体在水平地面上前进，如图所示，若物体前进了10m，拉力F做的功W1=_J，重力G做的功W2=_J，如果物体与水平面间的动摩擦因数=0.1，物体克服阻力做的功W3=_J5)如图所示，滑轮和绳的质量及摩擦不计，用力F提升原来静止的质量为m10 kg的物体，使其以大小为a2 m/s2的加速度匀加速上升，求前3 s内力F做的功(取g10 m/s2)6).如图所示，质量m1.0 kg的物体从半径R5 m的圆弧的A端，在拉力F作用下从静止沿圆弧运动到顶点B.圆弧AB在竖直平
3、面内，拉力F的大小为15 N，方向始终与物体的运动方向一致若物体到达B点时的速度v5 m/s，圆弧AB所对应的圆心角60，BO边在竖直方向上，取g10 m/s2.在这一过程中，求：(1)重力mg做的功(2)拉力F做的功(3)圆弧面对物体的支持力FN做的功(4)圆弧面对物体的摩擦力Ff做的功7).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) 多少？(2)斜面对物体的弹力做的功为多少？(3)重力对物体做的功为多少？(4)斜面对物体做的功是多少？各力对物体所做的总功是多少？变式一：若改为向左
4、以加速度a匀加速移动距离l呢？变式二：若改为一起向上匀速移动距离l呢？变式一：若改为一起向上以加速度a匀加速移动距离l呢？二、重力势能的相对性1.如图，质量m = 0.5kg的小球，从桌面上方高h1 = 1.2m的A点下落到地面上的B点，桌面离地面的高度h2 = 0.8m请按要求填写下表(g=10m/s)参考面小球在A处的重力势能（J）小球在B处的重力势能（J）整个过程中重力做功(J)整个过程中重力势能变化量(J)桌 面地 面 相关变式题：1）物体在运动过程中，克服重力做功50J，则（ ）A.重力做功为50J B.物体的重力势能一定增加50J C.物体的重力势能一定减小50J D.重力做功为-
5、50J3002）质量是50kg的人沿着长L=150m、倾角为30的坡路走上土丘，重力对他所做的功是多少？他克服重力所做的功是多少？他的重力势能增加了多少？（g取10m/s2）3）(2010安徽理综)伽利略曾设计如图9所示的一个实验，将摆球拉至M点放开，摆球会达到同一水平高度上的N点如果在E或F处钉钉子，摆球将沿不同的圆弧达到同一高度的对应点；反过来，如果让摆球从这些点下落，它同样会达到原水平高度上的M点这个实验可以说明，物体由静止开始沿不同倾角的光滑斜面(或弧线)下滑时，其末速度的大小() A只与斜面的倾角有关 B只与斜面的长度有关C只与下滑的高度有关 D只与物体的质量有关三.机车的启动问题1
6、.一列火车总质量m500 t，机车发动机的额定功率P6105 W，在轨道上行驶时，轨道对火车的阻力Ff是车重的0.01倍，g取10 m/s2，求：(1)火车在水平轨道上行驶的最大速度；(2)在水平轨道上，发动机以额定功率P工作，当行驶速度为v11 m/s和v210 m/s时，火车的瞬时加速度a1、a2各是多少；(3)在水平轨道上以36 km/h速度匀速行驶时，发动机的实际功率P；变式:若火车从静止开始，保持0.5 m/s2的加速度做匀加速运动，1)这一过程维持的最长时间。2)火车在水平轨道上行驶的最大速度相关变式题1):如图3所示为汽车在水平路面上启动过程的vt图象.0t1时间内为匀加速阶段，
7、t1t2时间内表示以额定功率行驶时的变加速阶段，t2后是与t轴平行的直线，则下列说法正确的是( )(A0t1时间内，牵引力增大，功率不变B0t1时间内，牵引力不变，功率增大Ct1t2时间内，牵引力增大，加速度减小Dt1t2时间内，牵引力做的功为mvmv2)质量为m的汽车行驶在平直的公路上，在运动中所受阻力恒定。当汽车的加速度为a、速度为v时，发动机的功率是P1：则当功率是P2时，汽车行驶的最大速率为 A. B. C. D. ABCDvv0v0/2t1t2Otvv0v0/2t1t2OtFF0F0/2t1t2OttFF0F0/2t2t1O3)汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P，牵引
8、力为F0。t1时刻，司机减小了油门，使汽车的功率立即减小一半，并保持该功率继续行驶，到t2时刻，汽车又恢复了匀速直线运动(设整个过程中汽车所受的阻力不变)。下面几个关于汽车牵引力F、汽车速度v在这个过程中随时间t变化的图像中正确的是（ ）4)汽车在水平直线公路上行驶，额定功率为Pe=80 kW，汽车行驶过程中所受阻力恒为f=2.5103 N，汽车的质量M=2.0103 kg。若汽车从静止开始做匀加速直线运动，加速度的大小为a=1.0 m/s2，汽车达到额定功率后，保持额定功率不变继续行驶。求：（1）汽车在整个运动过程中所能达到的最大速度；（2）20 s末汽车的瞬时功率；（3）当汽车的速度为5
9、m/s时的瞬时功率；（4）当汽车的速度为20 m/s时的加速度。四动能定理的应用1.物体的质量为m=2 kg，放在一个光滑的水平面上，在一个与水平方向成a=角的恒力F=10N的作用下做匀加速直线运动，物体发生的位移为X=1m求：物体获得的速度大小。相关变式题1）：若物体与地面的动摩擦因素为=0.5，物体获得的速度又为多少？2）：物体的质量为m=2 kg，物体与地面的动摩擦因素为=0.5，在一个与水平方向成a=角的恒力F=10N的作用下做匀加速直线运动，物体发生的位移为X=1m后撤去F，问物体还能滑行多远？（要求分别利用牛顿运动定律和动能定理两种方法解题）3）：物体的质量为m=2 kg，物体与地
10、面的动摩擦因素为=0.5，在一个与水平方向成a=角的恒力F=10N的作用下做匀加速直线运动，物体发生的位移为X=1m后撤去F，同时物体又滑上一倾角为动摩擦因素也为=0.5的粗糙斜面（设转角处无动能损失），求物体在斜面上上升的最大高度。（要求分别利用牛顿运动定律和动能定理两种方法解题）4）：放在一水平地面上的小球质量为m=2 kg，小球与桌面的动摩擦因数=0.5，在一个与水平方向成a=角的恒力F=10N的作用下做匀加速直线运动，小球运动位移为X=1m后撤去F，同时进入一半径为R=0.01 m的粗糙半圆形轨道（设转角处无动能损失），恰能到达最高点，求小球在半圆形轨道上克服摩擦力做的功。ABOh5）
11、如图所示，倾角=37的斜面底端B平滑连接着半径r=0.40m的竖直光滑圆轨道。质量m=0.50kg的小物块，从距地面h=2.7m处沿斜面由静止开始下滑，小物块与斜面间的动摩擦因数=0.25，求：（sin37=0.6，cos37=0.8，g=10m/s2）（1）物块滑到斜面底端B时的速度大小。（2）物块运动到圆轨道的最高点A时，对圆轨道的压力大小。6）、如图11所示为“S”形玩具轨道，该轨道是用内壁光滑的薄壁细圆管弯成的，固定在竖直平面内，轨道弯曲部分是由两个半径相等的半圆连接而成的，圆半径比细管内径大得多，轨道底端与水平地面相切，弹射装置将一个小球(可视为质点)从a点水平射向b点并进入轨道，经
12、过轨道后从p点水平抛出，已知小球与地面ab段间的动摩擦因数0.2，不计其他能量损失，ab段长L1.25 m，圆的半径R0.1 m，小球质量m0.01 kg，轨道质量为M0.15 kg，g10 m/s2，求：(1)若v05 m/s，小球从p点抛出后的水平射程；(2)若v05 m/s，小球经过轨道的最高点时，管道对小球作用力的大小和方向；(3)设小球进入轨道之前，轨道对地面的压力大小等于轨道自身的重力，当v0至少为多大时，轨道对地面的压力为零？7)（2012浙江卷）.由光滑细管组成的轨道如图所示，其中AB段和BC段是半径为R的四分之一圆弧，轨道固定在竖直平面内。一质量为m的小球，从距离水平地面为H
13、的管口D处静止释放，最后能够从A端水平抛出落到地面上。下列说法正确的是（ ）A.小球落到地面时相对于A点的水平位移值为B. 小球落到地面时相对于A点的水平位移值为C.小球能从细管A端水平抛出的条件是H2RD.小球能从细管A端水平抛出的最小高度Hmin= R8）.（09浙江24）（18分）某校物理兴趣小组决定举行遥控赛车比赛。比赛路径如图所示，赛车从起点A出发，沿水平直线轨道运动L后，由B点进入半径为R的光滑竖直圆轨道，离开竖直圆轨道后继续在光滑平直轨道上运动到C点，并能越过壕沟。已知赛车质量m=0.1kg，通电后以额定功率P=1.5w工作，进入竖直轨道前受到阻力恒为0.3N，随后在运动中受到的
14、阻力均可不记。图中L=10.00m，R=0.32m，h=1.25m，S=1.50m。问：要使赛车完成比赛，电动机至少工作多长时间?（取g=10 m/s2 ）9）(08山东理综24)某兴趣小组设计了如图所示的玩具轨道,其中“2008”四个等高数字用内壁光滑的薄壁细圆管弯成,固定在竖直平面内,(所有数字均由圆或半圆组成,圆半径比细管的内径大得多),底端与水平地面相切,弹射装置将一个小物体(可视为质点)以v0=5 m/s的水平初速度由a点弹出,从b点进入轨道,依次经过“8002”后从p点水平抛出,小物体与地面ab段间的动摩擦因数=0.3,不计其它机械能损失.已知ab段长L=1.5 m,数字“0”的半
15、径R =0.2 m,小物体质量m =0.01 kg,g=10 m/s2.求:小物体从p点抛出后的水平射程.小物体经过数字“0”的最高点时管道对小物体作用力的大小方向.10).（09安徽24）（20分）过山车是游乐场中常见的设施。下图是一种过山车的简易模型，它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成，B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点，B、C间距与C、D间距相等，半径、。一个质量为kg的小球（视为质点），从轨道的左侧A点以的初速度沿轨道向右运动，A、B间距m。小球与水平轨道间的动摩擦因数，圆形轨道是光滑的。假设水平轨道足够长，圆形轨道间不相互重叠。重力加速度取，计算结果保留小数点后一位数字。
16、试求（1）小球在经过第一个圆形轨道的最高点时，轨道对小球作用力的大小；（2）如果小球恰能通过第二圆形轨道，B、C间距应是多少； （3）在满足（2）的条件下，如果要使小球不能脱离轨道，在第三个圆形轨道的设计中，半径应满足的条件；小球最终停留点与起点的距离。三机械能守恒定律的应用1.如图，小球的质量为m，悬线的长为L，把小球拉开使悬线和竖直方向的夹角为q，然后从静止释放，求小球运动到最低点小球对悬线的拉力？变式一.如图7-8-19所示，长为L的细绳一端拴一质量为m的小球，另一端固定在O点，在O点的正下方某处P点有一钉子，把线拉成水平，由静止释放小球，使线碰到钉子后恰能在竖直面内做圆周运动，求P点的
17、位置.变式二:如图所示，一根长为L的轻绳，一端固定在O点，另一端拴一个质量为m的小球用外力把小球提到图示位置，使绳伸直，并在过O点的水平面上方，与水平面成30角从静止释放小球，求小球通过O点正下方时绳的拉力大小。 共0条评论.变式三：如图所示是一个横截面为半圆，半径为R的光滑柱面，一根不可伸长的细线两端分别连接物体A、B，且mA2mB，由图示位置由静止开始释放A物体，求当B物体到达半圆顶点时的速度v.变式四： 如图所示，质量分别为2m和3m的两个小球固定在一根直角尺的两端A、B，直角尺的定点O处有光滑的固定转动轴，AO、BO的长分别为2L和L，开始时直角尺的AO部分处于水平位置而B在O的正下方
18、，让该系统由静止开始自由转动，则：（1）当A达到最低点时，A小球的速度大小v；（2）B球能上升的最大高度h。（不计直角尺的质量）相关变式习题1）【2013山西沂州一中高三联考】如图所示，半径为R的竖直光滑圆轨道内侧底部静止着一个光滑小球，现给小球一个冲击使其在瞬间得到一个水平初速v0，若v0大小不同，则小球能够上升到的最大高度（距离底部）也不同。下列说法中不正确的是A如果，则小球能够上升的最大高度等于R/2B如果，则小球能够上升的最大高度小于3R/2C如果，则小球能够上升的最大高度等于2RD如果，则小球能够上升的最大高度等于2R2）.【2014黄冈高三上学期期末考试】如图甲所示，轻杆一端固定在
19、O点，另一端固定一小球，现让小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动。小球运动到最高点时，杆与小球间弹力大小为F，小球在最高点的速度大小为v，其Fv2图象如乙图所示。则（ ）A小球的质量为 B当地的重力加速度大小为Cv2 =c时，杆对小球的弹力方向向上Dv2=2b时，小球受到的弹力与重力大小相等3).【2014怀化高三第一次调研】如图所示，长为L细线的一端固定在 A点，另一端系质量为m的小球，AB是过A的竖直线，且AB=L，E为AB的中点，过E作水平线 EF，在EF上某一位置钉一小钉D。现将小球悬线拉至水平，然后由静止释放，不计线与钉碰撞时的机械能损失。(1)若钉子在E点位置，则小球经过B点前瞬间
20、，求绳子拉力T的大小。(2)若小球要恰好能绕钉子在竖直平面内做圆周运动，求钉子钉在D的位置离E点的距离x。(3)保持小钉在(2)问中的D位置不变，让小球从图示的P点静止释放，当小球运动到最低点时，若细线刚好达到最大张力而断开，且小球运动的轨迹经过B点。试求细线能承受的最大张力Tm4).【2014江西吉安一中高三第一次阶段考试】如图所示，物块M和m用一不可伸长的细绳通过定滑轮连接，m放在倾角的固定光滑斜面上，而穿过竖直杆PQ的物块M可沿杆无摩擦地下滑，物块的质量关系为M3m。开始时M处于A点，细绳水平，此时OA段的绳长为L4.0m，现将M由静止释放，当M下滑高度h=3.0m到达B点，求此时M的速
21、度?（g=10m/s2）5).【2014西安铁一中国际合作学校高三11月模拟】（10分）如图所示，一根长为1.8m，可绕轴在竖直平面内无摩擦转动的细杆AB，两端分别固定质量1kg相等的两个球，已知OB=0.6m。现由水平位置自由释放，求：（1）轻杆转到竖直位置时两球的速度？（2）轻杆转到竖直位置时轴O受到杆的力是多大？（3）求在从A到A的过程轻杆对A球做的功？6).【2014湖南五市十校联考】如图，一个质量为06kg 的小球以某一初速度从P点水平抛出，恰好从光滑圆弧ABC的A点的切线方向进入圆弧（不计空气阻力，进入圆弧时无机械能损失）。已知圆弧的半径R=03m ， =60 0，小球到达A点时的
22、速度 v=4 m/s 。（取g =10 m/s2）求：（1）小球做平抛运动的初速度v0 ；（2）P点与A点的水平距离和竖直高度；（3）小球到达圆弧最高点C时对轨道的压力。7).【2014郑州高三第一次质量预测】(14分)如图所示，弧形轨道的下端与半径为R的圆轨道平滑连接。现在使小球从弧形轨道上端距地面2R的A点由静止滑下，进人圆轨道后沿圆轨道运动，轨道摩擦不计。试求：(1)小球到达圆轨道最低点B时的速度大小；(2)小球在最低点B时对轨道的压力大小；(3)小球在某高处脱离圆轨道后能到达的最大高度。8).（2010重庆卷）小明站在水平地面上，手握不可伸长的轻绳一端，绳的另一端系有质量为m的小球，甩动手腕，使球在竖直平面内做圆周运动。当球某次运动到最低点时，绳突然断掉，球飞行水平距离d后落地。如题24图所示。已知握绳的手离地面高度为d，手与球之间的绳长为 d,重力加速度为g。忽略手的运动半径和空气阻力。（1）求绳断时球的速度大小和球落地时的速度大小。（2）向绳能承受的最大拉力多大？（3）改变绳长，使球重复上述运动，若绳仍在球运动到最低点时断掉，要使球抛出的水平距离最大，绳长应是多少？最大水平距离为多少？专心-专注-专业