《2022年高中物理-动量守恒与能量守恒经典题目 .pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高中物理-动量守恒与能量守恒经典题目 .pdf（16页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、1专题四动能定理与能量守恒一、大纲解读内容要求功、功率动能，做功与动能改变的关系弹性势能机械能守恒定律能量守恒定律II 本专题涉及的考点有：功和功率、动能和动能定理、重力做功和重力势能、弹性势能、机械能守恒定律，都是历年高考的必考内容，考查的知识点覆盖面全，频率高，题型全。动能定理、 机械能守恒定律是力学中的重点和难点，用能量观点解题是解决动力学问题的三大途径之一。 大纲对本部分考点要求为类有五个，功能关系一直都是高考的“重中之重” ，是高考的热点和难点，涉及这部分内容的考题不但题型全、分值重， 而且还常有高考压轴题。考题的内容经常与牛顿运动定律、曲线运动、动量守恒定律、电磁学等方面知识综合，
2、物理过程复杂， 综合分析的能力要求较高，这部分知识能密切联系生活实际、联系现代科学技术，因此，每年高考的压轴题，高难度的综合题经常涉及本专题知识。它的特点： 一般过程复杂、难度大、能力要求高。还常考查考生将物理问题经过分析、推理转化为数学问题，然后运用数学知识解决物理问题的能力。所以复习时要重视对基本概念、规律的理解掌握，加强建立物理模型、运用数学知识解决物理问题的能力。二、重点剖析1、理解功的六个基本问题 1做功与否的判断问题：关键看功的两个必要因素，第一是力；第二是力的方向上的位移。而所谓的“力的方向上的位移”可作如下理解：当位移平行于力，则位移就是力的方向上的位的位移；当位移垂直于力，则
3、位移垂直于力，则位移就不是力的方向上的位移；当位移与力既不垂直又不平行于力，则可对位移进行正交分解，其平行于力的方向上的分位移仍被称为力的方向上的位移。2关于功的计算问题：W=FS cos这种方法只适用于恒力做功。用动能定理W= Ek或功能关系求功。当F为变力时，高中阶段往往考虑用这种方法求功。这种方法的依据是：做功的过程就是能量转化的过程，功是能的转化的量度。如果知道某一过程中能量转化的数值，那么也就知道了该过程中对应的功的数值。3 关于求功率问题： tWP所求出的功率是时间t内的平均功率。 功率的计算式：cosFvP，其中是力与速度间的夹角。一般用于求某一时刻的瞬时功率。 4一对作用力和反
4、作用力做功的关系问题：一对作用力和反作用力在同一段时间内做的总功可能为正、可能为负、 也可能为零； 一对互为作用反作用的摩擦力做的总功可能为零静摩擦力 、可能为负滑动摩擦力，但不可能为正。15 了解常见力做功的特点: 重力做功和路径无关，只与物体始末位置的高度差h有关：W=mgh，当末位置低于初位置时，W 0，即重力做正功；反之重力做负功。滑动摩擦力做功与路径有关。 当某物体在一固定平面上运动时，滑动摩擦力做功的绝对值等于摩擦力与路精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 16 页2程的乘积。 在两个接触面上因相对滑动而产生的热量
5、相对滑SFQ，其中滑F为滑动摩擦力，相对S为接触的两个物体的相对路程。 6做功意义的理解问题：做功意味着能量的转移与转化，做多少功，相应就有多少能量发生转移或转化。2. 理解动能和动能定理1 动能221mVEk是物体运动的状态量，而动能的变化EK是与物理过程有关的过程量。(2) 动能定理的表述： 合外力做的功等于物体动能的变化。这里的合外力指物体受到的所有外力的合力，包括重力。表达式为KEmvmvW21222121合动能定理也可以表述为：外力对物体做的总功等于物体动能的变化。实际应用时，后一种表述比较好操作。不必求合力， 特别是在全过程的各个阶段受力有变化的情况下，只要把各个力在各个阶段所做的
6、功都按照代数和加起来，就可以得到总功。不管是否恒力做功，也不管是否做直线运动，该定理都成立；对变力做功，应用动能定理要更方便、更迅捷。动能为标量，但21222121mvmvEK仍有正负，分别表动能的增减。3. 理解势能和机械能守恒定律1机械能守恒定律的两种表述在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。如果没有摩擦和介质阻力，物体只发生动能和重力势能的相互转化时，机械能的总量保持不变。2 对机械能守恒定律的理解机械能守恒定律的研究对象一定是系统，至少包括地球在内。通常我们说“小球的机械能守恒” 其实一定也就包括地球在内，因为重力势能就是小球和地球所共有的。
7、另外小球的动能中所用的v，也是相对于地面的速度。当研究对象除地球以外只有一个物体时，往往根据是否“只有重力做功”来判定机械能是否守恒；当研究对象除地球以外由多个物体组成时，往往根据是否“没有摩擦和介质阻力”来判定机械能是否守恒。“只有重力做功”不等于“只受重力作用”。在该过程中，物体可以受其它力的作用，只要这些力不做功。3系统机械能守恒的表达式有以下三种：系统初态的机械能等于系统末态的机械能即：末初EE或222121vmhmgmvmgh或kpkpEEEE系统重力势能的减少量等于系统动能的增加量，即：KPEE或0kPEE精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - -
8、- - - -第 2 页，共 16 页3假设系统内只有A、B 两物体，则A 物体减少的机械能等于B 物体增加的机械能，即：BAEE或0BAEE4理解功能关系和能量守恒定律 1做功的过程是能量转化的过程，功是能的转化的量度。功是一个过程量，它和一段位移一段时间相对应；而能是一个状态量，它与一个时刻相对应。两者的单位是相同的J ，但不能说功就是能，也不能说“功变成了能”。2要研究功和能的关系，突出“功是能量转化的量度”这一基本概念。物体动能的增量由外力做的总功来量度，即：KEW外；物体重力势能的增量由重力做的功来量度，即：PGEW；物体机械能的增量由重力以外的其他力做的功来量度，即：EW/，当0/
9、W时，说明只有重力做功，所以系统的机械能守恒；一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功，用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能，也就是系统增加的内能。相对滑SFQ，其中滑F为滑动摩擦力，相对S为接触物的相对路程。三、考点透视考点 1：平均功率和瞬时功率例 1、物体 m 从倾角为的固定的光滑斜面由静止开始下滑，斜面高为h，当物体滑至斜面底端时，重力做功的功率为A.ghmg 2B.ghamg2sin21C.aghmgsin2D.aghmgsin2解析：由于光滑斜面，物体m 下滑过程中机械能守恒，滑至底端是的瞬时速度ghv2，根据瞬时功率cosFvP。图 1 由图 1 可知，vF ,的夹角a090则
10、滑到底端时重力的功率是ghamgP2sin，故C 选项正确。答案： C点拨： 计算功率时， 必须弄清是平均功率还是瞬时功率，假设是瞬时功率一定要注意力和速度之间的夹角。瞬时功率cosFvP为F，v的夹角当F，v有夹角时，应注意从图中标明，防止错误。考点 2: 会用相对滑SFQ解物理问题例 2 如图 4-2 所示，小车的质量为M，后端放一质量为m的铁块，铁块与小车之间的动摩擦系数为，它们一起以速度v沿光滑地面向右运动，小车与右侧的墙壁发生碰撞且无能量损失， 设小车足够长， 则小车被弹回向左运动多远与铁块停止相对滑动？铁块在小车上相对于小车滑动多远的距离？精选学习资料 - - - - - - -
11、- - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 16 页4图 4-2 解析：小车反弹后与物体组成一个系统满足动量守恒，规定小车反弹后的方向作向左为正方向，设共同速度为xv，则：xvmMmvMv)(解得：vmMmMvx以车为对象，摩擦力始终做负功，设小车对地的位移为车S，则：车222121MvMvmgSx即：222)(2mMgvMS 车；系统损耗机械能为：相fSQE22)(21)(21xvmMvmMmgS 相gmMMvS)(22相；点拨： 两个物体相互摩擦而产生的热量Q或说系统内能的增加量等于物体之间滑动摩擦力 f 与这两个物体间相对滑动的路程的乘积，即相对滑SFQ.利用这结论可
12、以简便地解答高考试题中的“摩擦生热”问题。四、热点分析热点 1：机械能守恒定律例 2、如图 7 所示，在长为L 的轻杆中点A 和端点 B 各固定一质量均为m 的小球，杆可绕无摩擦的轴O 转动，使杆从水平位置无初速释放摆下。求当杆转到竖直位置时，轻杆对 A、B 两球分别做了多少功? 图 7 此题简介： 此题考查学生对机械能守恒的条件的理解，并且机械能守恒是针对A、B两球组成的系统，单独对A或B球来说机械能不守恒. 单独对A或B球只能运用动能定理解决。解析： 设当杆转到竖直位置时，A 球和 B 球的速度分别为Av和Bv。如果把轻杆、地球、两精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳
13、总结 - - - - - - -第 4 页，共 16 页5个小球构成的系统作为研究对象，那么由于杆和小球的相互作用力做功总和等于零，故系统机械能守恒。假设取 B 的最低点为零重力势能参考平面，可得：mgLmvmvmgLBA212121222又因 A 球对 B 球在各个时刻对应的角速度相同,故ABvv2由式得：512,53gLvgLvBA. 根据动能定理，可解出杆对A、B 做的功。对于 A 有：021212AAmvmgLW，即：mgLWA2.0对于 B 有：0212BBmvmgLW，即：mgLWB2 .0. 答案：mgLWA2.0、mgLWB2.0反思： 绳的弹力是一定沿绳的方向的，而杆的弹力不
14、一定沿杆的方向。所以当物体的速度与杆垂直时，杆的弹力可以对物体做功。机械能守恒是针对A、B 两球组成的系统，单独对系统中单个物体来说机械能不守恒. 单独对单个物体研究只能运用动能定理解决。学生要能灵活运用机械能守恒定律和动能定理解决问题。. 热点 3：能量守恒定律例 3、如图 4-4 所示，质量为M，长为 L 的木板端点为A、B，中点为O在光滑水平面上以v0的水平速度向右运动，把质量为m、长度可忽略的小木块置于B 端对地初速度为 0 ，它与木板间的动摩擦因数为，问 v0在什么范围内才能使小木块停在O、A 之间？图 4-4 此题简介： 此题是考查运用能量守恒定律解决问题，因为有滑动摩擦力做功就有
15、一部分机械能转化为内能。在两个接触面上因相对滑动而产生的热量相对滑SFQ，其中滑F为滑动摩擦力，相对S为接触物的相对路程。解析： 木块与木板相互作用过程中合外力为零，动量守恒. 设木块、木板相对静止时速度为v，则(M +m)v = Mv0能量守恒定律得：QmvMvMv2220212121滑动摩擦力做功转化为内能：mgsQLsL2由式得：v0的范围应是：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 16 页6MgLmM)(v0MgLmM)(2. 答案：MgLmM)( v0MgLmM)(2反 思 ： 只 要 有 滑 动 摩 擦 力 做 功
16、 就 有 一 部 分 机 械 能 转 化 为 内 能 ， 转 化 的 内 能 ：相对滑SFQ，其中滑F为滑动摩擦力，相对S为接触物的相对路程。五、能力突破1作用力做功与反作用力做功例 1 以下是一些说法中，正确的选项是A一质点受两个力作用且处于平衡状态(静止或匀速 )，这两个力在同一段时间内的冲量一定相同 ; B一质点受两个力作用且处于平衡状态(静止或匀速 )，这两个力在同一段时间内做的功或者都为零，或者大小相等符号相反; C在同样的时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正负号一定相反; D在同样的时间内，作用力和反作用力的功大小不一定相等，但正负号也不一定相反; 解析： 说法 A 不
17、正确，因为处于平衡状态时，两个力大小相等方向相反，在同一段时间内冲量大小相等，但方向相反。由恒力做功的知识可知，说法B 正确。关于作用力和反作用力的功要认识到它们是作用在两个物体上，两个物体的位移可能不同，所以功可能不同，说法 C 不正确，说法D 正确。正确选项是BD。反思：作用力和反作用是两个分别作用在不同物体上的力，因此作用力的功和反作用力的功没有直接关系。作用力可以对物体做正功、负功或不做功， 反作用力也同样可以对物体做正功、负功或不做功。2机车的启动问题例 2 汽车发动机的功率为60KW ，假设其总质量为5t，在水平路面上行驶时，所受的阻力恒为 103N，试求：1汽车所能到达的最大速度
18、。2假设汽车以 /s2的加速度由静止开始匀加速运动,求这一过程能维持多长时间? 解析： (1)汽车在水平路面上行驶,当牵引力等于阻力时,汽车的速度最大，最大速度为：s/ms/m.fPFPvm121005106033002当汽车匀加速起动时，由牛顿第二定律知：mafF1而110vFP所以汽车做匀加速运动所能到达的最大速度为：s/ms/m.fmaPv8100550105106033301所以能维持匀加速运动的时间为精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 16 页7ss.avt165081反思：机车的两种起动方式要分清楚,但不管哪一种
19、方式起动,汽车所能到达的最大速度都是汽车沿运动方向合外力为零时的速度,此题中当牵引力等于阻力时,汽车的速度到达最大；而当汽车以一定的加速度起动时，牵引力大于阻力，随着速度的增大，汽车的实际功率也增大，当功率增大到等于额定功率时，汽车做匀加速运动的速度已经到达最大，但这一速度比汽车可能到达的最大速度要小。3动能定理与其他知识的综合例 3： 静置在光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力F作用下，沿x轴方向运动，拉力F随物块所在位置坐标x的变化关系如图5 所示，图线为半圆则小物块运动到x0处时的动能为 ( ) A0 B 0021xF C004xF D 208x解析由于水平面光滑, 所以拉力F 即
20、为合外力， F 随位移 X的变化图象包围的面积即为F做的功，由图线可知，半圆的半径为：200 xFR设 x0处的动能为EK，由动能定理得：0kEW即：kEW，有：000024222xFxFRSWEk，200 xF解得：208xEk，所以此题正确选项为C、D。反思： 不管是否恒力做功，也不管是否做直线运动，该动能定理都成立；此题是变力做功和力与位移图像相综合，对变力做功应用动能定理更方便、更迅捷，平时应熟练掌握。4 动能定理和牛顿第二定律相结合例 4、 如图 10 所示，某要乘雪橇从雪坡经A 点滑到 B 点，接着沿水平路面滑至C点停止。人与雪橇的总质量为kg70。右表中记录了沿坡滑下过程中的有关
21、数据，开始时人与雪橇距水平路面的高度mh20，请根据右表中的数据解决以下问题：1人与雪橇从A到 B的过程中，损失的机械能为多少？2设人与雪橇在BC段所受阻力恒定，求阻力的大小。3人与雪橇从B运动到 C的过程中所对应的距离。取2/10smg位置A B C 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 16 页8速度 m/s0 时刻 s0 图 10 解析： 1从 A到 B的过程中，人与雪橇损失的机械能为222121BAmvmvmghE代入数据解得:JE3101 .92人与雪橇在BC段做减速运动的加速度大小：tvvaCB根据牛顿第二定律有m
22、aFf解得2104.1fFN 3人与雪橇从B运动到 C的过程中由动能定得得：2210BfmvsF代入数据解得：ms36反思： 动能定理是研究状态，牛顿第二定律是研究过程。动能定理不涉及运动过程中的加速度和时间， 用它来处理问题要比牛顿定律方便，但要研究加速度就必须用牛顿第二定律。5机械能守恒定律和平抛运动相结合例 5、小球在外力作用下，由静止开始从A 点出发做匀加速直线运动，到 B 点时消除外力。然后，小球冲上竖直平面内半径为R 的光滑半圆环，恰能维持在圆环上做圆周运动，到达最高点C 后抛出，最后落回到原来的出发点A 处，如图11 所示，试求小球在AB 段运动的加速度为多大？图 11 解析：此
23、题的物理过程可分三段：从 A 到孤匀加速直线运动过程；从 B 沿圆环运动到C的圆周运动， 且注意恰能维持在圆环上做圆周运动，在最高点满足重力全部用来提供向心力；从 C 回到 A 的平抛运动。根据题意，在C 点时，满足：Rvmmg2从 B 到 C 过程，由机械能守恒定律得：2221221mvRmgmvB精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 16 页9由、式得：从 C 回到 A 过程，做平抛运动：水平方向：vts竖直方向：2212gtR由、式可得s=2R从 A 到 B 过程，由匀变速直线运动规律得：22Bvas即：ga45反思：机
24、械能守恒的条件：在只有重力做功的情形下，物体的动能和重力势能发生相互转化，但机械能的总量保持不变。平抛运动的处理方法：把平抛运动看作为两个分运动的合动动：一个是水平方向垂直于恒力方向的匀速直线运动，一个是竖直方向沿着恒力方向的匀加速直线运动。二、典型习题讲解：如以下图所示， 光滑的半径R=10cm半圆形导轨BC与 AB相切于点 B， 现有一质量为m=2kg的物体从 A点出发，其恰好能够通过C点， 假设 AB=50cm ， 其动摩擦因数为=0.4 ， g=10N/kg求：(1) 物体的最小初速度v0；(2) 在 B点，轨道对物体的支持力的大小；(3) 物体通过C点后，落点D与 B的距离。【解析】
25、：（1）过程分析：在 AB段，物体做匀加速直线运动，只受到摩擦力的作用，故可以应用能量守恒定律物体的初动能=物体的末动能+摩擦力做功或者用动能定理 摩擦力做功 =物体的末动能 - 物体的初动能 ；在 BC段， 物体做圆周运动， 在这个过程中，只有重力做功，故可以应用机械能守恒定律 B点的动能 +B 点的势能 =C点的动能 +C点的势能；在 CD段，物体只受到重力的作用，做平抛运动，可以将物体的运动分解成水平方向和竖直方向来进行求解。（2）解答过程：第一，在AB段，由动能定理，得：202m21m21SvvfBABmgNf或者，由能量守恒定律，得：AB220Sm21m21fvvBmgNf第二，在B
26、C段，由机械能守恒定律，得：gRvB5精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 16 页10mgRmvmvCB2212122或者，由动能定理，得：2221-212-BCmvmvmgR或者，由能量守恒定律，得：mgRmvmvCB2212122RvmmgFBB2Rvmmg2C第三，在CD段，物体做平抛运动，物体的运动可分为水平方向和竖直方向：水平方向：tvSCBD竖直方向：2212gtR【答案】：1smv/302NFB803mSBD2六、规律整合选取研究对象，明确它的运动过程。分析研究对象的受力情况。明确物体受几个力的作用，哪些力做功
27、，哪些力做正功，哪些力做负功。明确物体的初、末状态，应根据题意确定物体的初、末状态，及初、末状态下的动能。依据动能定理列出方程：初末总KKEEE解方程，得出结果。友情提醒： 动能定理适合研究单个物体，式中总E应指物体所受各外力对物体做功的代数和，初末KKEEE是指物体末态动能和初态动能之差。在应用动能定理解题时，如果物体在某个运动过程中包含有几个运动性质不同的分精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页，共 16 页11过程例如加速、 减速过程，此时也可分段考虑，也可对全程考虑，如能对整个过程列式，则可以使问题简化，在把各力的功代入公
28、式：21223212121mmWWWWn时，要把它们的数值连同符号代入，解题要分清各过程中各个力的做功情况。动能定理问题的特征动力学和运动学的综合题：需要应用牛顿运动定律和运动学公式求解的问题，应用动能定理比较简便。变力功的求解问题和变力作用的过程问题：变力作用过程是应用牛顿运动定律和运动学公式难以求解的问题，变力的功也是功的计算式cosFSW难以解决的问题，都可以应用动能定理来解决。2应用机械能守恒定律解题的基本步骤根据题意，选取研究对象。明确研究对象的运动过程，分析研究对象在过程中的受力情况，弄清各力做功的情况，判断是否符合机械能守恒的条件。恰当地选取参考平面，确定研究对象在过程中初状态和
29、末状态的机械能(包括动能和势能 )。根据机械能守恒定律列方程，进行求解。友情提醒： 1重力做功和重力势能：(1)重力势能具有相对性，随着所选参考平面的不同，重力势能的数值也不同。(2)重力势能是标量、是状态量，但也有正负。正值表示物体在参考平面上方，负值表示物体在参考平面下方。(3)重力对物体所做的功只跟始末位置的高度差有关，而跟物体运动路径无关。(4)重力对物体做正功，物体重力势能减小，减少的重力势能等于重力所做的功；重力做负功 (物体克服重力做功)，重力势能增加，增加的重力势能等于克服重力所做的功。即 WG=-Ep2机械能守恒定律：单个物体和地球(含弹簧 )构成的系统机械能守恒定律：在只有
30、重力或和弹簧的弹力做功的条件下，物体的能量只在动能和重力势能弹性势能间发生相互转化， 机械能总量不变，机械能守恒定律的存在条件是：(1) 只有重力 或 和弹簧的弹力做功；(2)除重力或和弹簧的弹力做功外还受其它力的作用，但其它力做功的代数和等于零。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 16 页12七、家庭作业一、选择题共10 小题，在每题给出的四个选项中，有的小题只有一个选项正确，有的小题有多个选项正确。全部选对的得4 分，选不全的得2 分，有选错的或不答的得0 分1. 一物体在竖直平面内做圆匀速周运动，以下物理量一定不会发
31、生变化的是( ) A 向心力 B向心加速度 C动能 D机械能2.一个质量为m的物体，以ga2的加速度竖直向下运动，则在此物体下降h高度过程中，物体的A重力势能减少了mgh2B动能增加了mgh2C机械能保持不变D机械能增加了mgh3如图1 所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，以下说法正确的选项是A、物体所受弹力增大，摩擦力也增大了B、物体所受弹力增大，摩擦力减小了C、物体所受弹力和摩擦力都减小了D、物体所受弹力增大，摩擦力不变4.质量为m 的物体静止在粗糙的水平地面上，假设物体受水平力F 的作用从静止开始通过位移时的动能为E1，当物体受水平力2F
32、 作用，从静止开始通过相同位移，它的动能为 E2，则 ( ) AE2=E1B. E2=2E1 C. E22E1D. E1E22E1 5如图2 所示，传送带以0的初速度匀速运动。将质量为m 的物体无初速度放在传送带上的A 端，物体将被传送带带到B 端，已知物体到达B端之间已和传送带相对静止，则以下说法正确的选项是A传送带对物体做功为221mB传送带克服摩擦做功221mC电动机由于传送物体多消耗的能量为221mD在传送物体过程产生的热量为221m6利用传感器和电脑可以测量快速变化的力的瞬时值。如图3 中的右图是用这种方法获得的弹性绳中拉力随时间的变化图线。实验时， 把小球举高到绳子的悬点O 处，然
33、后放手让小球自由下落。由此图线所提供的信息，以下判断正确的选项是A.t2时刻小球速度最大B.t1t2期间小球速度先增大后减小C.t3时刻小球动能最小D.t1与 t4时刻小球速度一定相同7如图 4 所示， 斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止沿斜面下滑，精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 16 页13在物体下滑过程中，以下说法正确的选项是( ) A. 物体的重力势能减少，动能增加B. 斜面的机械能不变C斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做功D物体和斜面组成的系统机械能守恒8如图 6 所示 ,在竖直平面内有
34、一半径为1m 的半圆形轨道，质量为2kg 的物体自与圆心 O 等高的 A 点由静止开始滑下，通过最低点B 时的速度为3m/s，物体自 A 至 B 的过程中所受的平均摩擦力为( ) A0N B7N C14N D28N 二、填空题共2 小题，共18 分，把答案填在题中的横线上11. 某一在离地面10m的高处把一质量为2kg 的小球以10m/s 的速率抛出， 小球着地时的速率为15m/s。g 取 10m/s2， 人抛球时对球做功是 J，球在运动中克服空气阻力做功是 J 12. 质量 m=的物块在水平恒力F 作用下，从水平面上A 点由静止开始运动，运动一段距离撤去该力，物块继续滑行t=2.0s 停在
35、B 点，已知A、B 两点间的距离s=，物块与水平面间的动摩擦因数=0.20，恒力 F 等于(物块视为质点g 取 10m/s2). 三、计算题共6 小题，共 92 分，解答以下各题时，应写出必要的文字说明、表达式和重要步骤。只写最后答案的不得分。有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位。13. (12 分)某市规定：卡车在市区内行驶速度不得超过40km/h，一次一辆卡车在市区路面紧急刹车后，量得刹车痕迹s=18m，假设车轮与路面的滑动摩擦系数为0.4。问这辆车是否违章？试通过计算预以证明。14. (15 分)一半径 R=1 米的 1/4 圆弧导轨与水平导轨相连，从圆弧导轨顶端A 静止释放一个
36、质量m=20 克的木块，测得其滑至底端B 的速度vB=3 米 /秒，以后又沿水平导轨滑行BC=3 米而停止在C 点，如图8 所示，试求 1圆弧导轨摩擦力的功； 2BC 段导轨摩擦力的功以及滑动摩擦系数取g=10 米/秒215 (16 分).如图 9 所示，在水平桌面的边角处有一轻质光滑的定滑轮K，一条不可伸长的轻绳绕过K 分别与 A、B 连， A、B 的质量分别为Am、Bm，开始时系统处于静止状态现用一水平恒力F 拉物体 A，使物体 B 上升已知当B 上升距离h时， B 的速度为v求此过程中物体A 克服摩擦力所做的功重力加速度为g精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结
37、- - - - - - -第 13 页，共 16 页1418(19 分)质量为kg3100.1的汽车，沿倾角为30的斜坡由静止开始运动，汽车在运动过程中所受摩擦阻力大小恒为N2000， 汽车发动机的额定输出功率为W4106.5， 开始时以2/1sma的加速度做匀加速运动2/10smg 。 求： 1汽车做匀加速运动的时间1t； 2 汽车所能到达的最大速率；3 假设斜坡长m5.143， 且认为汽车到达坡顶之前，已到达最大速率，则汽车从坡底到坡顶需多少时间？精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 14 页，共 16 页15参考答案：11. 100
38、J 75J 12. 15N 13. 解：设卡车运动的速度为v0，刹车后至停止运动，由动能定理：-mgs=0-2021mv。得v=18104.022 gs=12m/s=。因为 v0v规，所以该卡车违章了。14. 解： 1对 AB 段应用动能定理：mgR+Wf=221Bmv所以： Wf=221Bmv-mgR=91020213-2010-310 2对BC段应用动能定理：Wf=0-221Bmv=-91020213=-0.09J。又因Wf= mgBCcos1800=-0.09，得： =0.153。15. 解：在此过程中， B 的重力势能的增量为ghmB， A、 B 动能增量为2)(21vmmBA，恒力
39、F 所做的功为Fh，用W表示 A 克服摩擦力所做的功，根据功能关系有：ghmvmmWFhBBA221解得：ghmvmmFhWBBA22116. 解： 1儿童从A 点滑到 E 点的过程中，重力做功W=mgh儿童由静止开始滑下最后停在E 点，在整个过程中克服摩擦力做功W1，由动能定理得，1Wmgh=0，则克服摩擦力做功为W1=mgh 2设斜槽 AB 与水平面的夹角为，儿童在斜槽上受重力mg、支持力 N1和滑动摩擦力 f1，cos1mgf，儿童在水平槽上受重力mg、支持力 N2和滑动摩擦力f2，mgf2，儿童从A 点由静止滑下，最后停在E 点. 由动能定理得，0)cot(sincoshLmghmgm
40、gh解得hL，它与角无关 . 3儿童沿滑梯滑下的过程中，通过B 点的速度最大，显然，倾角越大，通过B 点的速度越大，设倾角为0时有最大速度v，由动能定理得，20021sincosmvhmgmgh精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 15 页，共 16 页16解得最大倾角)22cot(20ghvgharc17. 解： 1 根据牛顿第二定律有：mafmgF30sin设匀加速的末速度为v，则有：FvP、1atv代入数值，联立解得：匀加速的时间为：st71 2 当到达最大速度mv时 ，有：mvfmgP)30sin(解 得：汽车的最大速度为：smvm/8 3 汽车匀加速运动的位移为：mats5 .2421211在后一阶段牵引力对汽车做正功，重力和阻力做负功，根据动能定理有：22222121)30sin(mvmvsfmgPtm又有12sss代入数值，联立求解得：st152所以汽车总的运动时间为：sttt2221精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 16 页，共 16 页