（高考物理高分突破試題）專題6功和能量（解析版）

（高考物理高分突破試題）專題6功和能量（解析版）（高考物理高分突破試題）專題6功和能量（解析版）/（高考物理高分突破試題）專題6功和能量（解析版）專題6功和能量一、判斷某力是否做功,做正功還是負(fù)功①F與x的夾角(恒力)②F與v的夾角(曲線運(yùn)動(dòng)的情況)③能量變化(兩個(gè)相聯(lián)系的物體做曲線運(yùn)動(dòng)的情況)如圖所示,質(zhì)量為m的物體相對(duì)靜止在傾角為θ的斜面上,斜面沿水平方向向右勻速移動(dòng)了距離l,物體相對(duì)斜面靜止,則下列說(shuō)法正確的是()A．重力對(duì)物體做正功B．摩擦力對(duì)物體做負(fù)功C．合力對(duì)物體做功不為零D．支持力對(duì)物體不做功【解答】解：A．重力的方向豎直向下,物體的位移方向水平向右,在重力方向上沒(méi)有位移,故重力對(duì)物體不做功,故A錯(cuò)誤;B．物體所受摩擦力的方向沿斜面向上,與位移方向的夾角為鈍角,故摩擦力對(duì)物體做負(fù)功,故B正確;C．物體做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),所受合力為零,故合力對(duì)物體做功為零,故C錯(cuò)誤;D．物體所受支持力方向垂直于斜面向上,與位移方向的夾角為銳角,故支持力對(duì)物體做正功,故D錯(cuò)誤.故選：B.如圖所示為某款磁吸式車載手機(jī)支架,手機(jī)支架本身具有磁性,在手機(jī)背面貼上貼片后,手機(jī)放在支架上后便會(huì)被牢牢吸住,兩者始終保持相對(duì)靜止,給司機(jī)帶來(lái)很大方便.若手機(jī)面向司機(jī)按如圖所示角度放置,汽車在水平路面上()A．靜止時(shí),手機(jī)受到三個(gè)力的作用B．沿直線加速前進(jìn)時(shí),支架對(duì)手機(jī)的力的方向豎直向上C．沿直線勻減速前進(jìn)時(shí),手機(jī)受到的合力不斷減小D．沿直線勻速前進(jìn)時(shí),摩擦力對(duì)手機(jī)做正功,支持力對(duì)手機(jī)做負(fù)功【解答】解：A、如圖甲所示,靜止時(shí),手機(jī)處于受力平衡狀態(tài),受到重力mg、支架的支持力N、摩擦力f以及磁片的吸引力F四個(gè)力的作用,故A錯(cuò)誤;B、如圖乙所示,汽車在水平路面上沿直線加速前進(jìn)時(shí),支架對(duì)手機(jī)的力F支架和手機(jī)的重力mg的合力F合指向前進(jìn)的水平方向,故支架對(duì)手機(jī)的力F支架不可能豎直向上,故B錯(cuò)誤;C、汽車做勻減速直線運(yùn)動(dòng)時(shí),手機(jī)的加速度不變,故收到的合力F合也不變,故C錯(cuò)誤;D、如圖丙所示,汽車做勻速直線前進(jìn)時(shí),摩擦力方向與位移方向夾角為銳角,故摩擦力對(duì)手機(jī)做正功,支持力方向與位移方向夾角為鈍角,故支持力對(duì)手機(jī)做負(fù)功,故D正確.故選：D.大型商場(chǎng)為了方便顧客上下樓,都會(huì)安裝自動(dòng)扶梯.自動(dòng)扶梯可以分為兩類,一類無(wú)臺(tái)階(如圖1所示,甲扶梯與地面傾角為α),另一類有臺(tái)階(如圖2所示,乙扶梯與地面傾角為β).質(zhì)量相等的A、B兩顧客分別站上甲、乙兩扶梯,各自一起隨扶梯從靜止開(kāi)始向上做加速度大小相等的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中()A．A所受支持力大于B所受支持力B．A所受摩擦力大于B所受摩擦力C．A所受支持力的功大于B所受支持力的功D．A所受支持力的功等于B所受支持力的功【解答】解：AB.顧客A所受支持力垂直扶梯向上,與運(yùn)動(dòng)方向垂直,所受摩擦力與運(yùn)動(dòng)方向相同,對(duì)顧客A受力分析如圖：有N1＝mgcosθ,f1﹣mgsinθ＝ma,對(duì)顧客B受力分析如圖：因隨扶梯做從靜止開(kāi)始向上的勻加速直線運(yùn)動(dòng),則B所受合力為ma,方向與運(yùn)動(dòng)方向相同,則有N2＞mg,f2＝macosθ,則有N1＜N2,f1＞f2,故A錯(cuò)誤,B正確;CD.顧客A所受支持力方向與運(yùn)動(dòng)方向垂直,支持力不做功,顧客B所受支持力與運(yùn)動(dòng)方向成銳角,做正功,則A所受支持力的功小于B所受支持力的功,故C錯(cuò)誤,D錯(cuò)誤.故選：B.如圖,拖著舊橡膠輪胎跑是身體耐力訓(xùn)練的一種有效方法.如果某受訓(xùn)者拖著輪胎在水平直道上跑了200m,那么下列說(shuō)法正確的是()A．摩擦力對(duì)輪胎做了負(fù)功B．重力對(duì)輪胎做了正功C．拉力對(duì)輪胎不做功D．支持力對(duì)輪胎做了正功【解答】解：A、由題知,輪胎受到地面的摩擦力方向水平向左,而位移水平向右,兩者夾角為180°,則輪胎受到地面的摩擦力做了負(fù)功.故A正確.B、輪胎受到的重力豎直向下,而輪胎的位移水平向右,則輪胎在豎直方向上沒(méi)有發(fā)生位移,重力不做功.故B錯(cuò)誤.C、設(shè)拉力與水平方向的夾角為α,由于α是銳角,所以輪胎受到的拉力做正功.故C錯(cuò)誤.D、輪胎受到地面的支持力豎直向上,而輪胎的位移水平向右,支持力與位移方向垂直,所以支持力不做功.故D錯(cuò)誤.故選：A.如圖A、B疊放著,A用繩系在固定的墻上,用力F將B拉著右移,用T、fAB和fBA分別表示繩子拉力,A對(duì)B的摩擦力和B對(duì)A的摩擦力,則下面正確的敘述是()A．F做正功,fAB做負(fù)功,fBA做正功,T不做功B．F和fBA做正功,fAB和T做負(fù)功C．F做正功,其它力都不做功D．F做正功,fAB做負(fù)功,fBA和T都不做功【解答】解：由題意可知,A不動(dòng)B向右運(yùn)動(dòng),但均受到滑動(dòng)摩擦力,由于B相對(duì)A向右運(yùn)動(dòng),故其受到的摩擦力fAB向左,與位移方向相反,做負(fù)功;拉力F與位移同向,做正功;由于A沒(méi)有位移,所以繩的拉力T和fBA不做功,故D正確,ABC錯(cuò)誤.故選：D.二、求功的六種方法①W＝Flcosα(恒力)【人在起跳(爬桿)時(shí),由于力的作用點(diǎn)位移為0,故此時(shí)支持力(摩擦力)不做功】②W＝Pt(變力,恒力)③W＝ΔEk(變力,恒力)④W＝ΔE(除重力做功的變力,恒力)功能原理⑤圖象法(變力,恒力)⑥氣體做功;W＝pΔV(p——?dú)怏w的壓強(qiáng);ΔV——?dú)怏w的體積變化)三、恒力做功的大小與路面粗糙程度無(wú)關(guān),與物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)無(wú)關(guān)．近年來(lái),隨著國(guó)家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略深入實(shí)施,絕大部分農(nóng)村在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中基本實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化,極大的提高了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率.如圖所示為一農(nóng)業(yè)展覽館中展示的上個(gè)世紀(jì)七八十年代農(nóng)村農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中驢拉磨(將食物磨成粉漿)的情景.假設(shè)在驢拉磨的過(guò)程中,驢對(duì)磨桿的拉力大小為300N,半徑r為0.5m,轉(zhuǎn)動(dòng)一周為5s,則下列說(shuō)法正確的是()A．驢拉磨一周過(guò)程中拉力做功為0B．驢拉磨一周過(guò)程中拉力做功為350πJC．驢拉磨一周過(guò)程中拉力做功平均功率為60πWD．驢拉磨一周過(guò)程中拉力做功平均功率為65πW【解答】解：AB、驢對(duì)磨桿的拉力大小為300N,方向與速度方向一致,所以拉力做正功,又因?yàn)轶H拉磨一周運(yùn)動(dòng)的路程為x＝2π×0.5m＝πm所以驢拉磨一周做功為W＝Fx＝300×πJ＝300πJ,故AB錯(cuò)誤;CD、驢拉磨轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)間為5s,轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中拉力做功的平均功率為P=Wt=300π5故選：C.一物體所受的力F隨位移x變化的圖像如圖所示,求在這一過(guò)程中,力F對(duì)物體做的功為()A．力F在0～3m的過(guò)程中對(duì)物體做了3J的功B．力F在3～4m的過(guò)程中對(duì)物體做了﹣2J的功C．物體在4～5m的過(guò)程中克服力F做了1J的功D．力F在0～5m的過(guò)程中對(duì)物體做了8J的功【解答】解：A、在0～3m的過(guò)程中屬于恒力做功,可直接根據(jù)功的定義求解,物體在0～3m對(duì)物體做的功為W1＝F1x1＝2N×3m＝6J故A錯(cuò)誤;B、在3～4m的過(guò)程中屬于變力做功,根據(jù)F﹣x圖像與橫軸圍成的面積表示力做功的大小,則力F在3～4m的過(guò)程中對(duì)物體做的功為W故B錯(cuò)誤;C、物體在4～5m的過(guò)程中克服力F做的功為W故C正確;D、力F在0～5m的過(guò)程中對(duì)物體做的功為W＝W1+W2﹣W3＝6J+1J﹣1J＝6J故D錯(cuò)誤.故選：C.如圖所示,將一質(zhì)量為m的小球用長(zhǎng)為l的輕繩懸掛于O點(diǎn),水平拉力F將小球從平衡位置P緩慢地拉至輕繩與豎直方向夾角為θ處.已知重力加速度為g,則下列說(shuō)法正確的是()A．小球的重力勢(shì)能增加了mglcosθB．拉力F所做的功為FlsinθC．拉力F所做的功為mgl(1﹣cosθ)D．輕繩的拉力所做的功為mgl【解答】解：A、小球上升的高度為h＝l(1﹣cosθ),重力對(duì)小球做的功WG＝﹣mgl(1﹣cosθ),所以小球的重力勢(shì)能增加mgl(1﹣cosθ),故A錯(cuò)誤;BCD、小球從平衡位置P點(diǎn)緩慢地移動(dòng)到Q點(diǎn)的過(guò)程中,輕繩的拉力所做的功為0,根據(jù)動(dòng)能定理可得：WF﹣WG＝0,解得拉力F所做的功：WF＝mgl(1﹣cosθ),故C正確,BD錯(cuò)誤.故選：C.(多選)如圖所示,長(zhǎng)度為R的輕桿上等距離固定質(zhì)量均為m的n個(gè)小球,輕桿一端連接轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)O,將輕桿撥動(dòng)到與轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)O等高的水平位置后自由釋放,忽略一切阻力,重力加速度為g,則從釋放到輕桿擺至豎直位置的過(guò)程中()A．n＝1時(shí),輕桿對(duì)小球不做功B．n＝2時(shí),輕桿對(duì)第1個(gè)小球做功為15C．n＝10時(shí),輕桿對(duì)第7個(gè)小球不做功D．當(dāng)輕桿對(duì)第k個(gè)小球做正功時(shí),應(yīng)滿足k＞【解答】解：對(duì)整體由機(jī)械能守恒有nmgR＝mgR(n-1根據(jù)線速度關(guān)系可得：v1＝ω?Rn,v2＝ω?2Rn??vn對(duì)第k個(gè)小球由動(dòng)能定理有：mgR?kn+W桿聯(lián)立解得：W桿＝mgR?kn(2n+1)A、當(dāng)n＝1時(shí),W桿＝0,故A正確;B、當(dāng)n＝2、k＝1時(shí),W桿＝mgR×12×5×(3-5)=-15C、n＝10、k＝7時(shí),W桿＝mgR710×21×(21-21)=0,故CD、當(dāng)輕桿對(duì)第k個(gè)小球做正功時(shí),應(yīng)滿足W桿＝mgR?kn(2n+1)?[3k﹣(2n+1)]＞0,解得k＞2故選：ACD.理想氣體的p﹣V圖像如圖所示,一定質(zhì)量的理想氣體從狀態(tài)A開(kāi)始經(jīng)過(guò)狀態(tài)B、C、D又回到狀態(tài)A,其中AB、CD的延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)O,BC與橫軸平行,AD⊥DC,下列說(shuō)法正確的是()A．氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B分子平均動(dòng)能減小B．氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)D從外界吸熱C．氣體在狀態(tài)A的溫度和狀態(tài)D的溫度相同D．從狀態(tài)D到狀態(tài)A,外界對(duì)氣體做功為0.24p0V0【解答】解：A．根據(jù)理想氣體整體方程pVT=C可知?dú)怏w從狀態(tài)A到狀態(tài)B過(guò)程,氣體壓強(qiáng)增大,氣體體積增大,可所以氣體溫度升高,因此分子平均動(dòng)能增大,故B．氣體從狀態(tài)C到狀態(tài)D過(guò)程,氣體壓強(qiáng)減小,氣體體積減小,根據(jù)一定質(zhì)量的理想氣體的狀態(tài)方程pV＝CT可知?dú)怏w溫度降低,則氣體內(nèi)能減小,因?yàn)闅怏w體積減小,所以外界對(duì)氣體做正功,根據(jù)熱力學(xué)第一定律可知,氣體向外界放熱,故B錯(cuò)誤;C．由圖像可得p可得V則有ppDVD＝0.6p0×0.8V0＝0.48p0V0可得pAVA＞pDVD則有TA＞TD故C錯(cuò)誤;D．根據(jù)圖像的物理意義可知,p﹣V圖像與橫軸圍成的面積表示做功大小,從狀態(tài)D到狀態(tài)A,氣體體積減小,外界對(duì)氣體做正功,大小為：W故D正確.故選：D.四、功率的計(jì)算①平均功率：P=W/t②瞬時(shí)功率：P=Fvcosθ五、機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題：(可以根據(jù)牛頓第二定律以及動(dòng)能定理進(jìn)行分析相關(guān)問(wèn)題)(恒定功率啟動(dòng))(恒定加速度啟動(dòng))(恒定加速度運(yùn)動(dòng))六、斜面上的機(jī)車啟動(dòng)問(wèn)題,當(dāng)F牽=f+mgsinθ時(shí),汽車速度達(dá)到最大.某款質(zhì)量m＝1000kg的汽車沿平直公路從靜止開(kāi)始做直線運(yùn)動(dòng),其v﹣t圖像如圖所示.汽車在0～t1時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),t1～50s內(nèi)汽車保持額定功率不變,50s～70s內(nèi)汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng),最大速度vm＝40m/s,汽車從70s末開(kāi)始關(guān)閉動(dòng)力減速滑行,t2時(shí)刻停止運(yùn)動(dòng).已知,t1＝10s,汽車的額定功率為80kW,整個(gè)過(guò)程中汽車受到的阻力大小不變.下列說(shuō)法正確的是()A．t1時(shí)刻的瞬時(shí)速度10m/sB．汽車在t1～50s內(nèi)通過(guò)的距離x＝1300mC．t2為80sD．阻力大小為1000N【解答】解：AD．根據(jù)題意可知,當(dāng)汽車以額定功率行駛時(shí),牽引力等于阻力時(shí),速度最大,則有v解得：f根據(jù)題意,設(shè)t1時(shí)刻,汽車的速度為v1則,此時(shí)的牽引力為F設(shè)汽車在0～t1時(shí)間內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度為a1,則有v1＝a1t1由牛頓第二定律有F1﹣f＝ma1聯(lián)立解得v1＝20m/s,故AD錯(cuò)誤;B．t1～50s內(nèi),由動(dòng)能定理有P解得x＝1300m,故B正確;C．由牛頓第二定律可得,關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)之后,加速度為a由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式v＝v0+a2t可得vm＝a2(t2﹣70)解得t2＝90s,故C錯(cuò)誤.故選：B.如圖所示,配送機(jī)器人作為新一代配送工具,可以做到自動(dòng)規(guī)避道路障礙與往來(lái)車輛行人,做到自動(dòng)化配送的全場(chǎng)景適應(yīng).該配送機(jī)器人機(jī)身凈質(zhì)量為350kg,最大承載質(zhì)量為200kg,在正常行駛中,該配送機(jī)器人受到的阻力約為總重力的110,滿載時(shí)最大時(shí)速可達(dá)5m/s,已知重力加速度g＝10m/s2,關(guān)于該機(jī)器人在配送貨物過(guò)程中的說(shuō)法正確的是(A．該配送機(jī)器人的額定功率為5500WB．該配送機(jī)器人以額定功率啟動(dòng)時(shí),先做勻加速運(yùn)動(dòng),后做變加速運(yùn)動(dòng)直至速度達(dá)到最大速度C．該配送機(jī)器人空載時(shí),能達(dá)到得最大速度為10m/sD．滿載情況下以額定功率啟動(dòng),當(dāng)速度為2m/s時(shí),該配送機(jī)器人的加速度大小為1.5m/s2【解答】解：A．設(shè)配送機(jī)器人機(jī)身凈質(zhì)量為m,最大承載質(zhì)量為M,在正常行駛中,應(yīng)承載最大質(zhì)量,由題意知阻力為f=110(m+M)g=110×滿載達(dá)到最大時(shí)速時(shí),牽引力F等于阻力f,則額定功率為P＝fvm＝550×5W＝2750W故A錯(cuò)誤;B．該配送機(jī)器人以額定功率啟動(dòng)時(shí),有P＝Fv根據(jù)牛頓第二定律有F﹣f＝(m+M)a分析兩式,可知配送機(jī)器人做加速度減小的變加速運(yùn)動(dòng)直至速度達(dá)到最大速度,故B錯(cuò)誤;C．該配送機(jī)器人空載達(dá)到最大速度時(shí),牽引力等于阻力,設(shè)所受阻力為f1,最大速度為vm1,則有f1=1P＝f1vm1聯(lián)立兩式,代入數(shù)據(jù)得vm1≈7.9m/s故C錯(cuò)誤;D．滿載情況下以額定功率啟動(dòng),當(dāng)速度為v′＝2m/s時(shí),牽引力為F′,加速度為a′,則有P＝F′v′F′﹣f＝(m+M)a′聯(lián)立兩式,代入數(shù)據(jù)得a′＝1.5m/s2故D正確.故選：D.我國(guó)新能源汽車發(fā)展迅速,2022年僅比亞迪新能源汽車全年銷量為186.35萬(wàn)輛,位列全球第一、如圖所示為比亞迪某型號(hào)汽車某次測(cè)試行駛時(shí)的加速度和車速倒數(shù)1v的關(guān)系圖像.若汽車質(zhì)量為2×103kg,它由靜止開(kāi)始沿平直公路行駛,且行駛中阻力恒定,最大車速為30m/s,則(A．汽車勻加速所需時(shí)間為5sB．汽車以恒定功率啟動(dòng)C．汽車所受阻力為1×103ND．汽車在車速為5m/s時(shí),功率為6×104W【解答】解：B．由圖知,當(dāng)1v越大時(shí),汽車速度v越小,故當(dāng)汽車從啟動(dòng)到速度為10m/s前,汽車以恒定加速度啟動(dòng),汽車勻加速運(yùn)動(dòng)的加速度為2m/s2,故B錯(cuò)誤A．汽車勻加速運(yùn)動(dòng)的末速度1解得v＝10m/s勻加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間t故A正確;C．由圖可知汽車的最大速度為vmax＝30m/s此時(shí)汽車的加速度為零,汽車做勻速直線運(yùn)動(dòng),有F牽min＝f又P＝F牽minvmax當(dāng)1v=110s/m時(shí),vPv-f聯(lián)立各式,代入數(shù)據(jù)解得f＝2×103N,P＝6×104W故C錯(cuò)誤;D．汽車在車速為5m/s時(shí),處于恒定加速度啟動(dòng)階段,a＝2m/s2,此時(shí)對(duì)汽車由牛頓第二定律有F牽﹣f＝ma代入數(shù)據(jù)得F牽＝6×103N車速為5m/s時(shí),功率為P′＝F牽v5＝6×103×5W＝3×104W故D錯(cuò)誤.故選：A.在通往某景區(qū)的公路上,一輛小汽車沿傾角為θ的斜坡向上由靜止啟動(dòng),在前20s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),第20s末達(dá)到額定功率,之后保持額定功率運(yùn)動(dòng),其v﹣t圖像如圖所示.已知汽車的質(zhì)量m＝1×103kg,汽車受到地面的阻力和空氣阻力的合力大小恒為車重的110,sinθ＝0.1,重力加速度g＝10m/s2.則汽車的最大速為(A．25m/sB．28m/sC．30m/sD．35m/s【解答】解：汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度大小a=ΔvΔt=2020由牛頓第二定律得：F﹣0.1mg﹣mgsinθ＝ma,解得汽車勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段受到的牽引力：F＝3×103N第20s末達(dá)到額定功率,則額定功率為Pm＝Fv＝3×103×20W＝6×104W汽車達(dá)到最大速度時(shí),所受合力為零,則F'﹣0.1mg﹣mgsinθ＝0,得F'＝2000N最大速度vm=PmF'=6×1042000故選：C.近段時(shí)間,針對(duì)佩洛西竄訪臺(tái)灣,我解放軍在臺(tái)海周邊6個(gè)區(qū)域組織了航母編隊(duì)威懾演練.如圖甲,我國(guó)山東艦航母上的艦載機(jī)采用滑躍式起飛,甲板是由水平甲板和上翹甲板兩部分組成,假設(shè)上翹甲板BC是與水平甲板AB平滑連接的一段斜面,模型簡(jiǎn)化圖如圖乙所示,BC長(zhǎng)為L(zhǎng),BC與AB間夾角為α.若艦載機(jī)從A點(diǎn)處由靜止開(kāi)始以加速度a做初速度為零的勻加速直線運(yùn)動(dòng),經(jīng)時(shí)間t達(dá)到B點(diǎn),進(jìn)入BC保持恒定功率加速,在C點(diǎn)剛好達(dá)到起飛速度v.已知艦載機(jī)的總質(zhì)量為m(忽略滑行過(guò)程中的質(zhì)量變化),艦載機(jī)在甲板上運(yùn)動(dòng)時(shí)受到甲板的摩擦力和空氣阻力之和看作恒力,大小為其重力的k倍,重力加速度為g.求：(1)艦載機(jī)的最小額定功率;(2)艦載機(jī)在BC段運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間.【解答】解：(1)艦載機(jī)運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)且達(dá)到額定功率時(shí),對(duì)應(yīng)功率最小,設(shè)為Pmin,從A點(diǎn)到B點(diǎn),根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)公式有v1＝at由牛頓第二定律有：F﹣kmg＝ma在B點(diǎn)處有：Pmin＝Fv1聯(lián)立解得：Pmin＝mat(a+kg)(2)艦載機(jī)在BC段運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間設(shè)為tmax,根據(jù)動(dòng)能定理有：P解得：t答：(1)艦載機(jī)的最小額定功率為mat(a+kg);(2)艦載機(jī)在BC段運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間v2七、摩擦生熱：Q＝Ffl相對(duì)．(若動(dòng)摩擦因數(shù)處處相同,兩圖中克服摩擦力做功均為W＝μmgs)八、注意區(qū)分以下兩個(gè)概念(不能重復(fù)計(jì)算)：①摩擦力做功Wf＝fl對(duì)地(研究對(duì)象為單個(gè)物體)——用于動(dòng)能定理②摩擦生熱Qf＝fl相對(duì)(研究對(duì)象為整個(gè)系統(tǒng))——用于能量守恒九、靜摩擦力可以做正功、負(fù)功、還可以不做功,但不會(huì)摩擦生熱;滑動(dòng)摩擦力可以做正功、負(fù)功、還可以不做功,但會(huì)摩擦生熱.十、幾種常見(jiàn)的功能關(guān)系及其表達(dá)式力做功能的變化定量關(guān)系合力的功動(dòng)能變化W＝Ek2－Ek1＝ΔEk重力的功重力勢(shì)能變化(1)重力做正功,重力勢(shì)能減少(2)重力做負(fù)功,重力勢(shì)能增加(3)WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2彈簧彈力的功彈性勢(shì)能變化(1)彈力做正功,彈性勢(shì)能減少(2)彈力做負(fù)功,彈性勢(shì)能增加(3)WF＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、彈簧彈力做功機(jī)械能不變化機(jī)械能守恒ΔE＝0除重力和彈簧彈力之外的其他力做的功機(jī)械能變化(1)其他力做多少正功,物體的機(jī)械能就增加多少(2)其他力做多少負(fù)功,物體的機(jī)械能就減少多少(3)W其他＝ΔE一對(duì)相互作用的滑動(dòng)摩擦力的總功機(jī)械能減少內(nèi)能增加(1)作用于系統(tǒng)的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力一定做負(fù)功,系統(tǒng)內(nèi)能增加(2)摩擦生熱Q＝Ff·x相對(duì)有三個(gè)斜面a、b、c,底邊長(zhǎng)與高度分別如圖所示.某物體與三個(gè)斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)都相同,這個(gè)物體分別沿三個(gè)斜面從頂端由靜止下滑到底端.三種情況相比較,下列說(shuō)法正確的是()A．物體損失的機(jī)械能ΔEc＝2ΔEb＝2ΔEaB．物體重力勢(shì)能的變化量Epa＝2Epb＝EpcC．物體到達(dá)底端的動(dòng)能Eka＝2Ekb＝2EkcD．因摩擦產(chǎn)生的熱量Qa＝2Qb＝2Qc【解答】解：D、設(shè)任一斜面和水平方向夾角為θ,斜面長(zhǎng)度為x,則物體下滑過(guò)程中克服摩擦力做功為W＝μmgcosθ?x其中xcosθ為斜面底邊長(zhǎng)度,摩擦生熱等于物體克服摩擦力做功,則因摩擦產(chǎn)生的熱量分別為Qa＝μmgL,Qb＝μmgL,Qc＝2μmgL,則有2Qa＝2Qb＝Qc,故D錯(cuò)誤;A、根據(jù)功能關(guān)系可知,物體損失的機(jī)械能等于物體下滑過(guò)程中克服摩擦力做功,所以損失的機(jī)械能關(guān)系為ΔEc＝2ΔEb＝2ΔEa,故A正確;B、物體重力勢(shì)能的變化量分別為Epa＝mg?2h＝2mgh,Epb＝Epc＝mgh,可得Epa＝2Epb＝2Epc,故B錯(cuò)誤;C、設(shè)物體滑到底端時(shí)的動(dòng)能為Ek,根據(jù)動(dòng)能定理得：mgH﹣μmgcosθ?x＝Ek﹣0,得Ek＝mgH﹣μmgcosθ?x則得Eka＝2mgh﹣μmgL,Ekb＝mgh﹣μmgL,Eka＝mgh﹣2μmgL根據(jù)圖中斜面高度和底邊長(zhǎng)度可知,物體到達(dá)底邊時(shí)動(dòng)能大小關(guān)系不滿足Eka＝2Ekb＝2Ekc,故C錯(cuò)誤.故選：A.如圖所示,質(zhì)量為2000kg電梯的纜繩發(fā)生斷裂后向下墜落,電梯剛接觸井底緩沖彈簧時(shí)的速度為4m/s,緩沖彈簧被壓縮2m時(shí)電梯停止了運(yùn)動(dòng),下落過(guò)程中安全鉗總共提供給電梯17000N的滑動(dòng)摩擦力.已知彈簧的彈性勢(shì)能為Ep=12kx2(k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量A．彈簧的勁度系數(shù)為3000N/mB．整個(gè)過(guò)程中電梯的加速度一直在減小C．電梯停止在井底時(shí)受到的摩擦力大小為17000ND．電梯接觸彈簧到速度最大的過(guò)程中電梯和彈簧組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能約為4600J【解答】解：A．電梯剛接觸井底緩沖彈簧時(shí)的速度為4m/s,緩沖彈簧被壓縮2m時(shí)電梯停止了運(yùn)動(dòng),根據(jù)能量守恒,得12m代入數(shù)據(jù)解得：k＝11000N/m故A錯(cuò)誤;B、與彈簧接觸前,電梯做勻加速直線運(yùn)動(dòng),剛接觸彈簧后,彈簧的彈力小于重力和摩擦力的合力,電梯做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),當(dāng)彈簧彈力等于重力時(shí),電梯的加速度為零,電梯繼續(xù)運(yùn)動(dòng),彈簧彈力大于重力和摩擦力的合力,電梯做加速度逐漸增加的減速運(yùn)動(dòng),故B錯(cuò)誤;C、電梯停止在井底時(shí),受力平衡,由平衡條件得：kx＝mg+f靜代入數(shù)據(jù)解得：f靜＝2000N故C錯(cuò)誤;D、當(dāng)電梯速度最大時(shí),加速度為零,由平衡條件得：kx'+f動(dòng)＝mg代入數(shù)據(jù)解得：x'=電梯接觸彈簧到速度最大的過(guò)程中,電梯和彈簧組成的系統(tǒng)損失的機(jī)械能等于摩擦力產(chǎn)生的熱量,則ΔE故D正確.故選：D.如圖1所示,水平傳送帶以恒定的速度順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng),質(zhì)量為m＝10kg的箱子在水平傳送帶上由靜止釋放,經(jīng)過(guò)6s后,箱子滑離傳送帶,箱子的v﹣t圖像如圖2所示,對(duì)于箱子從靜止釋放到相對(duì)傳送帶靜止這一過(guò)程,重力加速度g取10m/s2,下列說(shuō)法正確的是()A．箱子與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5B．箱子對(duì)傳送帶做功為﹣45JC．傳送帶對(duì)箱子做功為180JD．箱子與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量為45J【解答】解：A、由圖像可知箱子的加速度a=34m/s2＝0.75m/s2,根據(jù)牛頓第二定律得a＝μg,所以μ＝0.075,故AB、箱子對(duì)傳送帶做的功為W＝﹣μmgx,x＝vt,解得W＝﹣90J,故B錯(cuò)誤,C、傳送帶對(duì)箱子做的功等于動(dòng)能的變化量.即W=12mv2,解得W＝D、箱子與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量Q＝fs相,根據(jù)圖像可知s相＝6m,解得Q＝45J,故D正確.故選：D.如圖所示,某斜面的頂端到正下方水平面O點(diǎn)的高度為h,斜面與水平面平滑連接,斜面傾角為θ,小木塊與斜面、水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ,一小木塊從斜面的頂端由靜止開(kāi)始滑下,滑到水平面上距離O點(diǎn)為x的A點(diǎn)停下.以O(shè)點(diǎn)為原點(diǎn)建立xOy坐標(biāo)系,改變斜面傾角和斜面長(zhǎng)度,小木塊仍在A點(diǎn)停下,則小木塊靜止釋放點(diǎn)的坐標(biāo)可能是()A．(16x,23h)B．(14x,12h)C．(13x,13h)D【解答】解：小木塊從斜面的頂端由靜止開(kāi)始滑下,最終停在A點(diǎn),設(shè)斜面長(zhǎng)為L(zhǎng),則斜面在水平面的投影為：x1＝Lcosθ根據(jù)功能關(guān)系可得：mgh＝μmgLcosθ+μmg(x﹣x1)整理可得：mgh＝μmgx解得：μ=改變斜面傾角和斜面長(zhǎng)度,小木塊仍在A點(diǎn)停下,則小木塊靜止釋放點(diǎn)的坐標(biāo)為(x′,h′)根據(jù)前面的分析可得：mgh′＝μmg(x﹣x′)整理可得：h′＝h-hA、當(dāng)x′=16x時(shí),解得：h′=56h,B、當(dāng)x′=14x時(shí),解得：h′=34,C、當(dāng)x′=13x時(shí),解得：h′=23h,D、當(dāng)x′=12x時(shí),解得：h′=12h,故選：D.如圖所示,一輕彈簧豎直放置,下端固定在水平地面上,自然伸長(zhǎng)時(shí)彈簧上端處于A點(diǎn).t＝0時(shí)將小球從A點(diǎn)正上方O點(diǎn)由靜止釋放,t1時(shí)到達(dá)A點(diǎn),t2時(shí)彈簧被壓縮到最低點(diǎn)B.以O(shè)為原點(diǎn),向下為正方向建立x坐標(biāo)軸,以B點(diǎn)為重力勢(shì)能零點(diǎn),彈簧形變始終處于彈性限度內(nèi).小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的動(dòng)能Ek、重力勢(shì)能Ep1、機(jī)械能E0及彈簧的彈性勢(shì)能Ep2變化圖像可能正確的是()A．B．C．D．′【解答】解：根據(jù)小球的受力特點(diǎn)可將運(yùn)動(dòng)分為三個(gè)階段,分別為第一階段：O→A自由落體;第二階段：O到平衡位置,重力大于向上的彈力;第三階段：平衡位置向下到B處,向上的彈力大于向下的重力.平衡位置處,重力大小等于彈力.AB．根據(jù)重力勢(shì)能表達(dá)式可知Ep1＝mg(x1+x2﹣x)x≤x1時(shí),彈性勢(shì)能為0,機(jī)械能等于重力勢(shì)能的最大值.x＞x1時(shí),此時(shí)的彈簧的彈性勢(shì)能為：E設(shè)系統(tǒng)總能量為E,根據(jù)能量守恒定律可知E＝E0+Ep2可知E是開(kāi)口向下的拋物線.故A錯(cuò)誤,B正確;CD．設(shè)小球下落到A點(diǎn)時(shí)的時(shí)間為t1,則第一階段,根據(jù)動(dòng)能的計(jì)算公式和運(yùn)動(dòng)學(xué)公式可得：E故第一階段的Ek﹣t圖像是一條拋物線.第二階段中重力大于向上的彈力,且隨著壓縮彈簧,彈力大小逐漸增大,則根據(jù)牛頓第二定律可得：a可知小球做加速度逐漸減小的加速運(yùn)動(dòng),平衡位置處速度最大,動(dòng)能也最大.第三階段根據(jù)牛頓第二定律可得：a可知小球做加速度逐漸增加的減速運(yùn)動(dòng),直至到達(dá)B處動(dòng)能為0.由上述速度的分析可知,在x＞x1的范圍內(nèi),先加速后減速,x﹣t圖像的斜率先增大后減小,則Ep2﹣t的圖像的斜率也是先增大后減小.但由于動(dòng)能最大時(shí),重力勢(shì)能和彈性勢(shì)能都不是0.即彈性勢(shì)能的最大值大于動(dòng)能的最大值.故CD錯(cuò)誤.故選：B.如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈性繩一端固定在O點(diǎn),另一端與一質(zhì)量為m、套在摩擦因數(shù)為μ的粗糙豎直固定桿的圓環(huán)相連,M處有一光滑定滑輪,初始圓環(huán)置于A處,OMA三點(diǎn)在同一水平線上,彈性繩的原長(zhǎng)等于OM,圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始釋放,到達(dá)C處時(shí)速度為零,AC＝h.如果圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v,恰好能回到A,彈性繩始終在彈性限度內(nèi),重力加速度為g,則下列分析正確的是()A．下滑過(guò)程中,豎直桿對(duì)圓環(huán)摩擦力越來(lái)越大B．從A下滑到C過(guò)程中摩擦發(fā)熱為1C．在C處,彈性繩的彈性勢(shì)能為mgD．圓環(huán)的機(jī)械能在下滑過(guò)程中持續(xù)減小,上升過(guò)程中持續(xù)增加【解答】解：A、圓環(huán)下滑過(guò)程受力如圖所示,設(shè)彈性繩的伸長(zhǎng)量為l,彈性系數(shù)為k,彈性繩與水平方向的夾角為θ在水平方向,由平衡條件得：FN＝klcosθ＝kd,由于k、d都是常數(shù),則FN不變,下滑過(guò)程豎直桿對(duì)圓環(huán)的摩擦力f＝μFN大小不變,故A錯(cuò)誤;BC、圓環(huán)從A到C與從C到A過(guò)程彈性繩彈性勢(shì)能的變化量相等,設(shè)為ΔEp,摩擦產(chǎn)生的熱量相等,圓環(huán)恰好回到A,則到達(dá)A點(diǎn)時(shí)圓環(huán)的速度為零,設(shè)為Q,設(shè)A、C間的距離為h,圓環(huán)從A到C過(guò)程,由功能關(guān)系得：mgh＝ΔEp+Q,從C到A過(guò)程,由功能關(guān)系得：12mv2+ΔEp＝mgh+Q,解得：Q=14mv2,ΔEp＝mgh-14mv2,從A到C過(guò)程彈性繩彈性勢(shì)能的增加量為mgh-14mv2,在A處彈性繩的彈性勢(shì)能不是零,D、圓環(huán)的機(jī)械能在下滑過(guò)程中要克服摩擦阻力與彈性繩的彈力做功,機(jī)械能持續(xù)減小,圓環(huán)上升過(guò)程中彈性繩對(duì)環(huán)做正功,摩擦力對(duì)圓環(huán)做負(fù)功,由于不知彈性繩做功與摩擦力做功大小關(guān)系,無(wú)法判斷圓環(huán)機(jī)械能如何變化,故D錯(cuò)誤.故選：B.如圖所示為處于豎直平面內(nèi)的一實(shí)驗(yàn)探究裝置的示意圖,該裝置由長(zhǎng)L1＝3m、速度可調(diào)的固定水平傳送帶,圓心分別在O1和O2,圓心角θ＝120°、半徑R＝0.4m的光滑圓弧軌道BCD和光滑細(xì)圓管EFG組成,其中B點(diǎn)和G點(diǎn)分別為兩軌道的最高點(diǎn)和最低點(diǎn),B點(diǎn)在傳送帶右端轉(zhuǎn)軸的正上方.在細(xì)圓管EFG的右側(cè)足夠長(zhǎng)的光滑水平地面上緊挨著一塊與管口下端等高、長(zhǎng)L2＝2.2m、質(zhì)量M＝0.4kg木板(與軌道不粘連).現(xiàn)將一塊質(zhì)量m＝0.2kg的物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))輕輕放在傳送帶的最左端A點(diǎn),物塊由傳送帶自左向右傳動(dòng),在B處的開(kāi)口和E、D處的開(kāi)口正好可容物塊通過(guò).已知物塊與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ1＝0.2,物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ2＝0.5,g取10m/s2.(1)若物塊進(jìn)入圓弧軌道BCD后恰好不脫軌,求物塊在傳送帶上運(yùn)動(dòng)的時(shí)間;(2)若傳送帶的速度3m/s,求物塊經(jīng)過(guò)圓弧軌道BCD最低D點(diǎn)時(shí),軌道對(duì)物塊的作用力大小;(3)若傳送帶的最大速度4m/s,在不脫軌的情況下,求滑塊在木板上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量Q與傳送帶速度v之間的關(guān)系.【解答】解：(1)物塊進(jìn)入圓弧軌道BCD后恰好不脫軌,則在B點(diǎn),根據(jù)牛頓第二定律可得：mg解得：vB＝2m/s若物塊在傳送帶上一直加速,由v解得：v由此可知物塊應(yīng)該是先加速后勻速t代入數(shù)據(jù)解得：t＝2s(2)若傳送帶的速度3m/s,則物體先加速后勻速,經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)的速度為vB1＝3m/s從B到D,由動(dòng)能定理得1經(jīng)過(guò)D點(diǎn)時(shí)m解得：FD＝11.5N(3)從B到G,由動(dòng)能定理得1若在木板上恰好不分離,則系統(tǒng)的動(dòng)量守恒,選擇水平向右