【聚集高考】高三物理一轮复习 （对点训练+通关训练）专题6 机械能.doc

【聚集高考】2014高三物理一轮复习对点训练+通关训练：专题6机械能考点1功和功率1.关于功的概念，以下说法正确的是( d )a力是矢量，位移是矢量，所以功也是矢量b功有正、负之分，所以功可能有方向性c若某一个力对物体不做功，说明该物体一定没有位移d力对物体做的功等于这个力的大小、物体位移的大小及力和位移间夹角的余弦的乘积2.(2011四川卷)如图是“神舟”系列航天飞船返回舱返回地面的示意图，假定其过程可简化为：打开降落伞一段时间后，整个装置匀速下降，为确保安全着陆，需点燃返回舱的缓冲火箭，在火箭喷气过程中返回舱做减速直线运动，则( a )a火箭开始喷气瞬间伞绳对返回舱的拉力变小b返回舱在喷气过程中减速的主要原因是空气阻力c返回舱在喷气过程中所受合外力可能做正功d返回舱在喷气过程中处于失重状态解析：火箭开始喷气前伞匀速下降，伞对绳的拉力等于阻力减去降落伞受到的重力，火箭开始喷气瞬间降落伞减速运动，有fmgtma，因而伞绳对返回舱的拉力变小，a对；减速的主要原因是喷气缓冲的结果，b错；喷气过程合外力向上，做负功，加速度方向向上，返回舱处于超重状态，故cd错3.(多选)如图所示，用两根长度为r的细绳通过两个小套环将一个半径为r、质量为m的匀质光滑圆环悬挂起来，细绳的另一端固定在天花板上，细绳的两个小套环相距r.然后将两个细绳在天花板上的固定端沿着天花板缓慢靠拢，直到靠在一起在这一过程中，下列说法正确的是( ad )a两根细绳对圆环的合力不变b圆环的重力不做功c细绳对圆环不做功d细绳对圆环做的功为(2)mgr解析：圆环缓慢下移，合外力为零，两根细绳对圆环的合力f与重力mg等大反向，选项a正确圆环缓慢下移，圆环的重力做正功，细绳对圆环做负功，选项b、c错圆环重心下移的距离h2r2rcos 30(2)r，细绳对圆环做的功wfh(2)mgr(2)mgr，选项d正确4.质量为0.5kg的物体从高处自由落下(空气阻力不计)，物体在下落的前2s内，重力对物体做功是100j，第3s内重力对物体做功的平均功率是125w；第4s初的瞬时功率是150w.解析：物体在下落的前2s内下落的距离hgt220m，重力对物体做功wmgh100j；物体在第3s内下落的距离h3gtgt225m，第3s内重力对物体做功w3mgh3125j，所以，第3s内重力对物体做功的平均功率为125w；第4s初的速度vgt30m/s，瞬时功率pmgv150w.5.质量为m的物体静止在粗糙的水平地面上现用一水平拉力使物体从静止开始运动，其运动的vt图像如图所示下列关于物体运动过程，分析正确的是( a )a0t1内拉力逐渐减小b0t1内拉力对物体做负功c在t1t2时间内拉力的功率为零d在t1t2时间内合外力做功mv解析：由运动的vt图像可知，物体运动的加速度越来越小，合外力越来越小，所以0t1内拉力逐渐减小，选项a正确；由于拉力与运动方向相同，所以0t1内拉力对物体做正功，选项b错误；在t1t2时间内拉力等于摩擦力，速度不为零，由pfv可知，拉力的功率大于零，选项c错误；在t1t2时间内物体做匀速直线运动，合外力为零，所以合外力做功为零，选项d错误6.(多选)(2012天津卷)如图甲所示，静止在水平地面的物块a，受到水平向右的拉力f作用，f与时间t的关系如图乙所示，设物块与地面的静摩擦力最大值fmax与滑动摩擦力大小相等，则( bd )a0t1时间内f的功率逐渐增大bt2时刻物块a的加速度最大ct2时刻后物块a做反向运动dt3时刻物块a的动能最大解析：由f与t的关系图像0t1拉力小于最大静摩擦力物块静止，f的功率为0，a错误；在t1t2阶段拉力大于最大静摩擦力物块做加速度增大的加速运动，在t2t3阶段拉力大于最大静摩擦力物块做加速度减小的加速运动，在t2时刻加速度最大，b正确，c错误；在t1t3物块一直做加速运动，在t3t4拉力小于最大静摩擦力，物块开始减速，在t3时刻速度最大，动能最大，d正确考点2动能和动能定理1.质量为1kg的物体，放在动摩擦因数为0.2的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功w和物体发生的位移x之间的关系如图所示，重力加速度为10m/s2，则下列说法正确的是( c )ax3m时速度大小为2m/sbx9m时速度大小为4m/scoa段加速度大小为3m/s2dab段加速度大小为3m/s2解析：由公式wfx得，从0到3m时水平拉力的大小为5n，对此过程由动能定理可得w1mgx1mv解得x13m时速度大小为3m/s，选项a错误；对0到9m全过程由动能定理得w2mgx2mv，解得x29m时速度大小为3m/s，选项b错误；由牛顿第二定律得oa段加速度大小为a3m/s2，选项c正确，同理，选项d错误2.刹车距离是衡量汽车安全性能的重要参数之一如图所示中的图线1、2分别为甲、乙两辆汽车在紧急刹车过程中的刹车距离s与刹车前的车速v的关系曲线，已知紧急刹车过程中车与地面间是滑动摩擦据此可知，下列说法中正确的是( b )a甲车的刹车距离随刹车前的车速v变化快，甲车的刹车性能好b乙车与地面间的动摩擦因数较大，乙车的刹车性能好c以相同的车速开始刹车，甲车先停下来，甲车的刹车性能好d甲车的刹车距离随刹车前的车速变化快，甲车与地面间的动摩擦因数较大解析：在刹车过程中，由动能定理可知mgsmv2，得s，可见，甲车与地面间动摩擦因数小(题图线1)，乙车与地面间动摩擦因数大(题图线2)，刹车时的加速度ag，乙车刹车性能好；以相同的车速开始刹车，乙车先停下来b正确3.(2012安徽卷)质量为0.1kg的弹性球从空中某高度由静止开始下落，该下落过程对应的vt图像如图所示球与水平地面相碰后离开地面时的速度大小为碰撞前的3/4.该球受到的空气阻力大小恒为f，取g10m/s2，求：(1)弹性球受到的空气阻力f的大小；(2)弹性球第一次碰撞后反弹的高度h.解析：(1)由vt图像可知：小球下落做匀加速运动，a8m/s2由牛顿第二定律得：mgfma解得弹性球受到的空气阻力的大小fm(ga)0.2n(2)由图知：球落地时速度v4m/s，则反弹时速度vv3m/s由动能定理得：(mgf)h0mv2解得弹性球第一次碰撞后反弹的高度h0.375m.4.如图所示，质量为m的小物块(可视为质点)从距地面高r处自由下落，到达地面恰能沿凹陷于地面的半圆形槽壁运动，小物块第一次到达槽右端最高点的高度为r，接着继续下落沿槽壁运动直到从槽左端边缘飞出如此反复几次，设阻力大小恒定，问：(1)每经过一次半圆形槽壁，物块需要克服摩擦力做的功为多少？(2)物块最多能飞出槽外的次数是多少？解析：(1)对物体由a至d全过程运用动能定理得mgwf0解得wfmgr即每经过一次半圆形槽壁，物块需要克服摩擦力做功mgr.(2)设物块能飞出槽外n次，则全过程由动能定理得mgrnwf0即mgrnmgr0.解得n4所以最多能飞出槽外3次5.(2012江苏卷)某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为f，轻杆向右移动不超过l时，装置可安全工作一质量为m的小车若以速度v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动.轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦(1)若弹簧的劲度系数为k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量x；(2)求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vmax；(3)讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度v和撞击速度v的关系解析：(1)轻杆开始移动时，弹簧的弹力fkx且ff解得x(2)设轻杆移动前小车对弹簧所做的功为w，则小车从撞击到停止的过程中动能定理fw0mv同理，小车以vmax撞击弹簧时flw0mv解得vmax(3)设轻杆恰好移动时，小车撞击速度为v1mvw由解得v1当vff.故木块从a到b做匀加速运动，滑过b后f的分力和滑动摩擦力均为阻力，做匀减速运动，未到c之前速度即已为零，以后将在b两侧管间来回运动，但离b点距离越来越近，最终静止在b处(1)木块从a到b过程中，由动能定理有：flsin fflmv代入f、ff各量得：vb2m/s2.83m/s(2)木块从开始运动到最终静止，运动的路程设为s，由动能定理有：flsin ffsek0代入各量得：s3m考点4机械能守恒定律1.(多选)如图所示，小球在竖直力f作用下，将竖直轻弹簧压缩若将力f撤去，小球将向上弹起并离开弹簧，直到速度变为零时为止在小球上升的过程中( ad )a小球的动能先增大后减小b小球在离开弹簧时动能最大c小球动能最大时弹性势能为零d小球动能减小为零时，重力势能最大2.物体做自由落体运动，ek代表动能，ep代表势能，h代表下落的距离，以水平地面为零势能面，下列所示图像中，能正确反映各物理量之间关系的是( b )解析：根据机械能守恒定律有：epep0mghep0mv2ep0ekep0mg2t2.由上式子看出ep与ek成线性关系，ep与h成线性关系，ep与v成二次函数关系且开口向下，ep与t成二次函数关系且开口向下b正确3.如图所示，物体a、b通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧，物体a、b的质量都为m.开始时细绳伸直，用手托着物体a使弹簧处于原长且a与地面的距离为h，物体b静止在地面上放手后物体a下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体b对地面恰好无压力，则下列说法中正确的是( a )a弹簧的劲度系数为b此时弹簧的弹性势能等于mghmv2c此时物体b的速度大小也为vd此时物体a的加速度大小为g，方向竖直向上解析：a下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体b对地面恰好无压力，所以b物体受力平衡，有mgkh，所以弹簧的劲度系数为，选项a正确；由机械能守恒定律可知，弹簧的弹性势能等于mghmv2，选项b错误；此时物体b的速度为零，a的加速度为零，选项c、d错误4.如图所示，内径均匀的“u”形玻璃管竖直放置，开口向上，内盛某种液体，打开活塞前，管左端液面比右端液面高出h，且已知管内液体总长度为3l.现将活塞打开，当右端液面刚与左端液面平齐时，管内液体的速度是多少？(不计玻璃管与液体间的摩擦，重力加速度为g.)解析：当管内液面平齐时，等效为把左管的水移到右管(如图中黑色部分)，其重心下降.设液体密度为，管的横截面积为s，管内液体速度为v，据机械能守恒定律：sgs3lv2，所以vh.5.如图所示，离水平地面高1.5l的一个光滑小定滑轮上，静止地搭着一根链条该链条长为l，质量为m(可以看做质量分布均匀)由于受到一个小小的扰动，链条开始无初速滑动，最后落到水平面上问：(1)当该链条的一端刚要接触地面的瞬间(整个链条还在空间)，链条的速度是多大？(2)现在用一根细绳的一端a系住链条的一端，细绳跨过定滑轮后，将绳拉紧，并在其另一端b用竖直向下的力f缓慢地拉链条，使它仍然搭到定滑轮上去，最终重新静止在定滑轮上，那么拉力f做的功是多少？(不计空气阻力)解析：(1)从图中可以看出该过程链条重心下降的高度为3l/4，链条下落过程用机械能守恒定律：mglmv2解得：v(2)从图中可以看出该过程链条重心上升的高度为5l/4将链条拉回的全过程用动能定理：wfmgl0因此wfmgl6.如图，aob是游乐场中的滑道模型，它位于竖直平面内由两个半径都是r的四分之一圆周连接而成，它们的圆心o1、o2与两圆弧的连接点o在同一竖直线上o2b沿水池的水面一质量为m小滑块可由弧ao的a点从静止开始下滑(1)求下滑到o点前一瞬间小滑块的速度及小滑块对滑道的压力(2)若小滑块滑过o点后一瞬间恰对滑道无压力，求小滑块从何处开始下滑并求出滑块落在水平面与o2之间的距离(用此位置到o2的连线与o2竖直线的夹角表示)解析：(1)小滑块从a到o过程中，只有重力做功，则小滑块的机械能守恒，有：mgrmv，解得：v0在o点对滑块进行受力分析，由牛顿第二定律可知：fmg，解得f3mg根据牛顿第三定律可得ff3mg，方向竖直向下(2)若小滑块滑过o点后一瞬间恰对滑道无压力，则临界条件是mg假设在p1处释放小滑块，o1p1与o1o夹角为，则由机械能守恒得mgr(1cos )mv2，解得60.从o点开始小滑块做平抛运动，设小滑快落在c点，如图所示，由平抛运动规律可知：rgt2，xvt解得xr考点5实验：探究功与速度变化的关系1.关于“探究功与速度变化的关系”的实验中，下列叙述正确的是( d )a每次实验必须设法算出橡皮筋对小车做功的具体数值b每次实验中，橡皮筋拉伸的长度没有必要保持一致c放小车的长木板应该尽量使其水平d先接通电源，再让小车在橡皮筋的作用下弹出解析：本实验没有必要测出橡皮筋做的功到底是多少焦耳，只要测出以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的多少倍就足够了，a错；每次实验时橡皮筋拉伸的长度必须保持一致，只有这样才能保证以后每次实验时橡皮筋做的功是第一次的整数倍，否则，功的数值难以测定，b错；小车运动过程中会受到阻力，只有使木板倾斜到一定程度，才能减小误差，c错；实验时，应该先接通电源，让打点计时器开始工作，然后再让小车在橡皮筋的作用下弹出，d正确2.(多选)在“探究功与速度变化的关系”的实验中，可以运用“图像法”处理实验数据，为了减少误差，作图时( bd )a应使纵、横坐标每单位长度表示的数值大一些b应使纵、横坐标每单位长度表示的数值小一些c为使图线通过每个实验数据点，应使图线画成折线d应使图线画成直线或光滑曲线，让实验数据点大致均匀分布在图线附近，对于个别离线较远的点可以舍去解析：作图时，应使纵、横坐标每单位长度表示的数值小一些，作出的图会大一些描点连线时，应使图线拟合成直线或光滑曲线，让实验数据点大致均匀分布在图线附近，对于个别离线较远的点，一定是误差较大甚至是错误数据，应该舍去，这真是图像法的优点3.探究力对原来静止的物体做的功与物体获得的速度的关系，实验装置如图所示，实验主要过程如下：(1)设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w(2)分析打点计时器打出的纸带，求出小车的速度v1、v2、v3(3)作出wv草图；(4)分析wv图像如果wv图像是一条直线，表明wv；如果不是直线，可考虑是否存在wv2、wv3、w等关系以下关于该实验的说法中有一项不正确，它是d.a本实验设法让橡皮筋对小车做的功分别为w、2w、3w所采用的方法是选用同样的橡皮筋，并在每次实验中使橡皮筋拉伸的长度保持一致当用1条橡皮筋进行实验时，橡皮筋对小车做的功为w，用2条、3条橡皮筋并在一起进行第2次、第3次实验时，橡皮筋对小车做的功分别是2w、3wb小车运动中会受到阻力，补偿的方法，可以使木板适当倾斜c某同学在一次实验中，得到一条记录纸带纸带上打出的点，两端密、中间疏出现这种情况的原因，可能是没有使木板倾斜或倾角太小d根据记录纸带上打出的点，求小车获得的速度的方法，是以纸带上第一点到最后一点的距离来进行计算解析：本实验的目的是探究橡皮绳做的功与物体获得速度的关系这个速度是指橡皮绳做功完毕时的速度，而不是整个过程的平均速度，所以d选项是错误的4.小明同学设计了一个实验来探究自行车的初速度与其克服阻力做功的关系实验的主要步骤是：找一段平直的路面，并在路面上画一道起点线；骑上自行车用较快速度驶过起点线，并从车把手处自由释放一团很容易辨别的橡皮泥；车驶过起点线后就不再蹬自行车脚蹬，让车依靠惯性沿直线继续前进；待车停下，记录自行车停下时的位置；用卷尺量出起点线到橡皮泥落地点间的距离s、起点线到终点的距离l及车把手处离地高度h分析数据，确定自行车的初速度与其克服阻力做功的关系设自行车在行驶中所受的阻力为f并保持恒定(1)自行车经过起点线时的速度vs；(用已知的物理量和所测量得到的物理量表示)(2)自行车经过起点线后克服阻力做功wfl；(用己知的物理量和所测量得到的物理量表示)(3)多次改变自行车经过起点时的初速度，重复上述实验步骤，则每次只需测量上述物理量中的s和l，就能通过数据分析达到实验目的5.某实验小组利用拉力传感器和速度传感器探究“动能定理”，如图，他们将拉力传感器固定在小车上，用不可伸长的细线将其通过一个定滑轮与钩码相连，用拉力传感器记录小车受到拉力的大小在水平桌面上相距50.0cm的a、b两点各安装一个速度传感器记录小车通过a、b时的速度大小小车中可以放置砝码(1)实验主要步骤如下：测量小车和拉力传感器的总质量m1；把细线的一端固定在拉力传感器上，另一端通过定滑轮与钩码相连；正确连接所需电路；将小车停在c点，释放小车，小车在细线拉动下运动，记录细线拉力及小车通过a、b时的速度在小车中增加砝码，或改变钩码数量，重复的操作(2)表1是他们测得的一组数据，其中m是m1与小车中砝码质量之和，|vv|是两个速度传感器记录速度的平方差，可以据此计算出动能变化量e，f是拉力传感器受到的拉力，w是f在a、b间所做的功表格中e30.600，w30.610.(结果保留三位有效数字)表1数据记录表次数m/kg|vv|/(m/s)2e/jf/nw/j10.5000.7600.1900.4000.20020.5001.650.4130.8400.42030.5002.40e31.220w341.0002.401.202.4201.2151.0002.841.422.8601.43(3)根据表1，请在图中的方格纸上作出ew图线(作图如下)解析：(1)本实验的研究对象是小车，探究动能定理既要研究拉力对小车做的功与小车动能变化的关系，故需要测小车(包括拉力传感器和里面的砝码)的质量，力的大小和速度大小(可由传感器记录)，根据实验原理可正确解答(2)e3m0.52.40j0.600j，w3fl1.2200.5j0.610j(3)根据表中的数据，选择合适的标度，再根据数据描点，可以看到这些点在一条直线上，用直线将点连接即可作出图像6.(2012江苏卷)为测定木块与桌面之间的动摩擦因数，小亮设计了如图甲所示的装置进行实验实验中，当木块a位于水平桌面上的o点时，重物b刚好接触地面将a拉到p点，待b稳定后静止释放，a最终滑到q点分别测量op、oq的长度h和s.改变h，重复上述实验，分别记录几组实验数据(1)实验开始时，发现a释放后会撞到滑轮请提出两个解决方法：减小b的质量；增加细线的长度(或增大a的质量；降低b的起始高度).(2)请根据下表的实验数据作出sh关系的图像.h(cm)20.030.040.050.060.0s(cm)19.528.539.048.056.5(3)实验测得a、b的质量分别为m0.40kg、m0.50kg.根据sh图像可计算出a木块与桌面间的动摩擦因数0.4.(结果保留一位有效数字)(4)实验中，滑轮轴的摩擦会导致的测量结果偏大.(选填“偏大”或“偏小”)解析：(1)a释放后会撞到滑轮，说明b落地时a获得的速度较大本题中a物体的动能主要来源于b物体的重力势能，所以要减小a物体的速度可以减小b物体的重力势能，即减小b物体的质量或通过增加线长来降低b的起始高度，增大a物体的质量也可以减小a物体的速度(3)由动能定理有mghmgh(mm)v2，mgs0mv2，联立解得.式中为图线的斜率，由图线得，代入数值解得0.4.(4)实验中滑轮轴存在摩擦，在计算过程中摩擦的作用都算在了滑动摩擦上，所以得到的会偏大考点6实验：验证机械能守恒定律1.在“验证机械能守恒定律”的实验中：(1)有下列器材可供选用：铁架台，电磁打点计时器，复写纸，纸带，秒表，低压直流电源，导线，开关，天平其中不必要的器材有：秒表、低压直流电源、天平；缺少的器材是低压交流电源、重锤、刻度尺.(2)如果以v2/2为纵轴，以h为横轴，根据实验数据绘出的图线应是通过原点的直线，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于g的数值(3)用打点计时器打出一条纸带如图所示，其中a点为打下的第一个点，0、1、2为连续的计数点现测得两相邻计数点之间的距离分别为s1、s2、s3、s4、s5、s6，已知相邻计数点间的打点时间间隔均为t.根据纸带测量出的距离及打点的时间间隔，可以求出此实验过程中重锤下落运动的加速度大小表达式为a(s6s5s4s3s2s1)/9t2.在打第5号计数点时，纸带运动的瞬时速度大小的表达式为v5(s5s6)/2t.(4)使用6v、50hz的交流电源，打点计时器打出的纸带如图所示，o点为重锤下落的起点，选取的计数点为a、b、c、d，各计数点到o点的长度已在图上标出，单位为毫米，重力加速度取9.8m/s2，若重锤质量为1kg.打点计时器打出b点时，重锤下落的速度vb1.175m/s，重锤的动能ekb0.69j.从开始下落算起，打点计时器打b点时，重锤的重力势能减少量为0.69j.根据纸带提供的数据，在误差允许的范围内，重锤从静止开始到打出b点的过程中，得到的结论是机械能守恒.2.某研究性学习小组用如图(a)所示装置验证机械能守恒定律让一个摆球由静止开始从a位置摆到b位置，若不考虑空气阻力，小球的机械能应该守恒，即mv2mgh.直接测量摆球到达b点的速度v比较困难现让小球在b点处脱离悬线做平抛运动，利用平抛的特性来间接地测出v.如图所示，悬点正下方p点处放有水平放置的炽热的电热丝，当悬线摆至电热丝处时能轻易被烧断，小球由于惯性向前飞出做平抛运动在地面上放上白纸，上面覆盖着复写纸，当小球落在复写纸上时，会在下面白纸上留下痕迹用重垂线确定出a、b点的投影点n、m.重复实验10次(小球每一次都从同一点由静止释放)，球的落点痕迹如图所示，图中米尺水平放置，零刻度线与m点对齐用米尺量出an的高度h1、bm的高度h2，算出a、b两点的竖直距离，再量出m、c之间的距离x，即可验证机械能守恒定律已知重力加速度为g，小球的质量为m.(1)根据图(b)可以确定小球平抛时的水平射程为65.0(64.065.5)cm；(2)用题中所给字母表示出小球平抛时的初速度v0x；(3)用测出的物理量表示出小球从a到b过程中，重力势能的减少量epmg(h1h2)，动能的增加量ek.3.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，对纸带上的点痕进行测量，即验证机械能守恒定律(1)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是bcd.(将其选项对应的字母填在横线处)(2)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)在上述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重锤的质量m.试用这些物理量和上图纸带上的数据符号表示出重锤在下落的过程中受到的平均阻力大小fmg.4.(2011海南卷)现要通过实验验证机械能守恒定律实验装置如图所示：水平桌面上固定一倾斜的气垫导轨；导轨上a点处有一带长方形遮光片的滑块，其总质量为m，左端由跨过轻质光滑定滑轮的细绳与一质量为m的砝码相连；遮光片两条长边与导轨垂直；导轨上b点有一光电门，可以测试遮光片经过光电门时的挡光时间t，用d表示a点到导轨低端c点的距离，h表示a与c的高度差，b表示遮光片的宽度，s表示a，b两点的距离，将遮光片通过光电门的平均速度看做滑块通过b点时的瞬时速度用g表示重力加速度完成下列填空和作图：(1)若将滑块自a点由静止释放，则在滑块从a运动至b的过程中，滑块、遮光片与砝码组成的系统重力势能的减少量可表示为(mm)gs.动能的增加量可表示为(mm).若在运动过程中机械能守恒，与s的关系式为s.(2)多次改变光电门的位置，每次均令滑块自同一点(a点)下滑，测量相应的s与t值，结果如下表所示：12345s(m)0.6000.8001.0001.2001.400t(ms)8.227.176.445.855.431/t2(104s2)1.481.952.412.923.39以s为横坐标，为纵坐标，在对应下图位置的坐标纸中描出第1和第5个数据点；根据5个数据点作直线，求得该直线的斜率k2.40104m1s2(保留3位有效数字)由测得的h、d、b、m和m数值可以计算出s直线的斜率k0，将k和k0进行比较，若其差值在实验允许的范围内，则可认为此实验验证了机械能守恒定律5.某实验小组利用如图甲所示的实验装置来验证钩码和滑块所组成的系统机械能守恒(1)实验前需要调整气垫导轨底座使之水平，利用现有器材如何判断导轨是否水平？接通气源，将滑块静置于气垫导轨上，若滑块基本保持静止，则说明导轨是水平的(或轻推滑块，滑块能做匀速直线运动).(2)如图乙所示，用游标卡尺测得遮光条的宽度d0.52cm；实验时将滑块从图示位置由静止释放，由数字计时器读出遮光条通过光电门的时间t1.2102s，则滑块经过光电门时的瞬时速度为0.43m/s.在本次实验中还需要测量的物理量有：钩码的质量m、滑块上的遮光条初始位置到光电门的距离s和滑块的质量m(文字说明并用相应的字母表示)(3)本实验通过比较mgs和(mm)()2在实验误差允许的范围内相等(用测量的物理量符号表示)，从而验证了系统的机械能守恒解析：本题以创新的物理情景来考查验证机械能守恒定律的实验，同时考查游标卡尺的读数，游标卡尺的读数为d5mm0.1mm25.2mm0.52cm滑块通过光电门时的瞬时速度为vm/s0.43m/s系统重力势能的减少量为mgs，系统动能的增加量为(mm)v2(mm)()26.如图所示，光滑水平轨道与光滑圆弧轨道相切，轻弹簧的一端固定在轨道的左端，op是可绕o点转动的轻杆，且摆到某处就能停在该处；另有一小钢球现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能(1)还需要的器材天平、刻度尺.(2)以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对重力势能的测量，进而转化为对质量和上升高度的直接测量(3)为了研究弹簧的弹性势能与劲度系数和形变量的关系，除以上器材外，还准备了两个轻弹簧，所有弹簧的劲度系数均不相同试设计记录数据的表格解析：因不知道弹性势能计算公式，应采用等效替代的方法，把要测量的弹性势能转化为便于测量的量在这个装置中，若用小钢球压缩弹簧至需要的量，然后由静止释放小球，弹簧的弹性势能会转化为小球的动能，进而在小球沿圆弧轨道上升的过程中转化为小球的重力势能可用对重力势能的测量来代替对弹性势能的测量，因此需用天平测量小球的质量，用刻度尺测量小球上升的高度要寻找弹性势能与弹簧的劲度系数和形变量两个物理量的关系，应采用控制变量法先保持弹簧的劲度系数不变，研究弹性势能与形变量的关系；再保持形变量不变，研究弹性势能与劲度系数的关系因此记录数据的表格可设计成如下两表：小球的质量m_kg，弹簧a压缩量x(m)上升高度h(m)emgh(j)压缩量x_cm，小球的质量m_kg弹簧abc劲度系数k(n/m)上升高度h(m)emgh(j)锦囊1变力做功的计算1.一滑块在水平地面上沿直线滑行，t0时其速度为1m/s.从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力f，f和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图(a)和(b)所示设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力f对滑块做的功分别为w1、w2、w3则以下关系正确的是( b )aw1w2w3 bw1w2w3cw1w3w2 dw1w2w3解析：本题考查vt图像、功的概念力f做功等于每段恒力f与该段滑块运动的位移(vt图像中图像与坐标轴围成的面积)的乘积，第1秒内，位移为一个小三角形面积s，第2秒内，位移也为一个小三角形面积s，第3秒内，位移为两个小三角形面积2s，故w11s，w23s，w322s，w1w2w3.2.(多选)如图所示，一物体以初速度v0冲向与竖起墙壁相连的轻质弹簧，墙壁与物体间的弹簧被物体压缩，在此过程中，下列说法正确的是( bd )a物体克服弹力所做的功与弹簧的压缩量成正比b物体克服弹力所做的功与弹簧的压缩量的平方成正比c物体向墙壁运动过程中，发生连续相同的位移，弹力做的功相等d物体向墙壁运动过程中，发生连续相同的位移，弹力做的功不等3.(多选)(2011海南卷)一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上，从t0时起，第1秒内受到2n的水平外力作用，第2秒内受到同方向的1n的外力作用下列判断正确的是( ad )a02s内外力的平均功率是wb第2秒内外力所做的功是jc第2秒末外力的瞬时功率最大d第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是解析：由牛顿运动定律求出1s末、2s末速度分别为：v12m/s、v23m/s，故合力做功为wmv24.5j，功率为pww,1s末、2s末功率分别为：4w、3w，第1秒内与第2秒内动能增加量分别为：mv2j、mvmv2.5j，比值为45.4.汽车在水平路面上从静止开始做匀加速直线运动，到t1时刻关闭发动机做匀减速直线运动，到t2时刻静止汽车与路面的动摩擦因数不变，其vt图像如图所示，图中w2 dp1p2解析：根据动能定理可知，w(w1w2)0即w1w2w，选项a正确；因为w1w2w，即p1t1p2(t2t1)pt1，所以pp1p2(1)p1p2，选项b错误；根据“面积”求位移，可得加速过程的位移x1大于减速过程的位移x2，所以，fx1fx2，即w1w2，选项c正确；因为p1，p2，所以p1p2，选项d正确5.(2012江苏卷)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( a )a逐渐增大 b逐渐减小c先增大，后减小 d先减小，后增大解析：小球受重力，绳的拉力和水平力f作用，绳的拉力方向始终与小球的运动方向垂直，所以拉力不做功由于小球以恒定的速率运动，由动能定理知在任意一时间段重力做的功与水平力做的功总功为零，所以水平力的瞬时功率与重力的瞬时功率数值相等小球的速度在竖直方向上的分量增大，所以重力的瞬时功率增大，则水平力的瞬时功率增大，所以a正确6.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( a )a.r(fn3mg) b.r(3mgfn)c.r(fnmg) d.r(fn2mg)解析：质点到达最低点b时，它对容器的压力为fn，根据牛顿第二定律有fnmgm，根据动能定理，质点自a滑到b的过程中有wfmgrmv2，故摩擦力对其所做的功wfrfnmgr.锦囊2机车启动的两种方式的分析1.汽车由静止启动即以加速度a做匀加速直线运动，则汽车达到额定功率时，汽车的速度( b )a同时达到最大值b还没有达到最大值c在没有达到额定功率前达到最大值d此后保持不变2.飞机、轮船运动时受到的阻力并不恒定，当速度很大时，阻力和速度的平方成正比，这时要把飞机、轮船的最大速度增大到原来的2倍，发动机的输出功率要增大到原来的( d )a2倍 b4倍c6倍 d8倍解析：飞机、轮船达到最大速度时牵引力f与阻力f相等，即ff，而fkv2，所以发动机的输出功率pfvkv3，要把飞机、轮船的最大速度增大到原来的2倍，发动机的输出功率要增大到原来的8倍3.汽车发动机的额定功率为p1，它在水平路面上行驶时受到的阻力ff大小恒定，汽车在水平路面上由静止开始做直线运动，最大车速为v.汽车发动机的输出功率随时间变化的图像如图所示则( b )a汽车开始时做匀加速运动，t1时刻速度达到v，然后做匀速直线运动b汽车开始时做匀加速直线运动，t1时刻后做加速度逐渐减小的直线运动，速度达到v后做匀速直线运动c汽车开始时牵引力逐渐增大，t1时刻牵引力与阻力大小相等d汽车开始时牵引力恒定，t1时刻牵引力与阻力大小相等解析：开始时，汽车的功率与时间成正比，即：pfvfat，所以汽车牵引力恒定，汽车加速度恒定，汽车做匀加速直线运动；在t1时刻达到最大功率，此时，牵引力仍大于阻力，但随着速度的增大，汽车牵引力减小，汽车加速度逐渐减小至零后做匀速直线运动4.质量为m2.0103kg的汽车在水平公路上行驶，发动机的牵引力功率恒定为p30kw，汽车能达到的最大速度vm15m/s.假设汽车所受阻力恒定，问当汽车的速度为v10m/s时，加速度为多大？解析：fp/vm2000n，a(ff)/m(p/vf)/m0.5m/s2.5.质量为105kg的机车，以18km/h的初速度，以恒定的功率运行，经4min前进了1.8km，这时机车达到最大速度72km/h，设机车在运行过程中所受的阻力大小不变求：(1)机车的功率；(2)机车所受阻力解析：(1)由动能定理可得：ptfsmvmv，pfvm，由以上两式消去f解得，机车的功率p1.25105w.(2)机车所受阻力fp/vm6.25103n.6.修建高层建筑常用塔式起重机在起重机将质量m5103kg的重物竖直吊起的过程中，重物由静止开始向上做匀加速直线运动，加速度a0.2m/s2，当起重机输出功率达到其允许的最大值时，保持该功率直到重物做vm1.02m/s的匀速运动取g10m/s2，不计额外功求：(1)起重机允许输出的最大功率(2)重物做匀加速运动所经历的时间和起重机在第2秒末的输出功率解析：(1)设起重机允许输出的最大功率为p0，重物达到最大速度时，拉力f0等于重力p0f0vmp0mgvm代入数据，有：p05.1104w(2)匀加速运动结束时，起重机达到允许输出的最大功率，设此时重物受到的拉力为f，速度为v1，匀加速运动经历时间为t1，有：p0fv1fmgmav1at1由，代入数据，得：t15st2s时，重物处于匀加速运动阶段，设此时速度为v2，输出功率为p，则v2atpfv2由代入数据解得：p2.04104w.锦囊3如何利用能量观点分析问题1.(多选)质量为m的物体在竖直向上的恒力f作用下减速上升了h，在这个过程中，下列说法中正确的有( ac )a物体的重力势能增加了mghb物体的动能减少了fhc物体的机械能增加了fhd物体重力势能的增加小于动能的减少2.(多选)如图所示，一根轻弹簧下端固定，竖立在水平面上其正上方a位置有一只小球小球从静止开始下落，在b位置接触弹簧的上端，在c位置小球所受弹力大小等于重力，在d位置小球速度减小到零小球下降阶段下列说法中正确的是( bcd )a在b位置小球动能最大b在c位置小球动能最大c从ac位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加d从ad位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加解析：小球动能的增加用合外力做功来量度，ac小球受的合力一直向下，对小球做正功，使其动能增加；cd小球受的合力一直向上，对小球做负功，使其