高中物理做功与能量经典习题

高三物理部分学生辅导（二）-功和动能定理.如图所示,光滑弧形轨道下端与水平传送带连接,轨道上的A点到传送带的竖直距离及传送带到地面的距离均为h=5 m,把一物体自A点由静止释放,物体与传送带间的动摩擦因数=0.2.先让传送带不转动,物体滑上传送带后,从右端B水平飞离,落在地面上的P点,B、P间的水平距离OP为s=2 m;然后让传送带顺时针方向转动,速度大小为=5 m/s,从同一高度释放的物体进入传送带,一段时间后与传送带相对静止,从右端B水平飞离.g=10 m/s2.求:(1)传送带转动时,物体落到何处?(2)两种情况下,传送带对物体所做功之比.(3)两种情况下,物体运动所用时间之差.在光滑的水平地面上有质量为M的长平板A,如图所示,平板上放一质量m的物体B,A、B之间动摩擦因数为.今在物体B上加一水平恒力F,B和A发生相对滑动,经过时间t,B未滑离木板A.求: (1)摩擦力对A所做的功. (2)摩擦力对B所做的功.(3)若长木板A固定,B对A的摩擦力对A做的功. 3.如图所示,物体沿弧形轨道滑下后进入足够长的水平传送带,传送带以图示方向匀速运转,则传送带对物体做功情况可能是 ( )A.始终不做功 B.先做负功后做正功C.先做正功后不做功 D.先做负功后不做功4.物体在水平力F1作用下,在水平面上做速度为1的匀速运动,F1的功率为P;若在斜向上的力F2作用下,在水平面上做速度为2的匀速运动,F2的功率也是P,则下列说法正确的是 ( )A.F2可能小于F1, 1不可能小于2 B.F2可能小于F1, 1一定小于2C.F2不可能小于F1, 1不可能小于2 D.F2不可能小于F1, 1一定小于25.某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究,他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动,并将小车运动的全过程记录下来,通过处理转化为t图象,如图所示(除210 s时间段内的图象为曲线外,其余时间段图象均为直线).已知小车运动的过程中,214 s时间段内小车的功率保持不变,在14 s末停止遥控而让小车自由滑行.小车的质量为1 kg,可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变.求:(1)小车所受到的阻力大小及02 s时间内电动机提供的牵引力大小.(2)小车匀速行驶阶段的功率.(3)小车在010 s运动过程中位移的大小.6.如图所示,在倾角为的光滑斜面上,木板与滑块质量相等,均为m,木板长为l.一根不计质量的轻绳通过定滑轮分别与木板、滑块相连,滑块与木板间的动摩擦因数为,开始时,滑块静止在木板的上端,现用与斜面平行的未知力F,将滑块缓慢拉至木板的下端,拉力做功为 ( )A.mglcos B.2mgl C.2mglcos D.mgl7.质量为m=2 kg的物体,在水平面上以1=6 m/s的速度匀速向西运动,若有一个F=8 N方向向北的恒力作用于物体,在t=2 s内物体的动能增加了 ( )A.28 J B.64 J C.32 J D.36 J8.如图所示,某滑板爱好者在离地h=1.8 m高的平台上滑行,水平离开A点后落在水平地面的B点,其水平位移s1=3 m,着地时由于存在能量损失,着地后速度变为=4 m/s,并以此为初速度沿水平地面滑行s2=8 m后停止.已知人与滑板的总质量m=60 kg.求: (1)人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小.(2)人与滑板离开平台时的水平初速度.(空气阻力忽略不计,g取10 m/s2)9.质量为1 kg的物体以某一初速度在水平面上滑行,由于摩擦阻力的作用,其动能随位移变化的图线如图所示,g取10 m/s2,则以下说法中正确的是 ( )A.物体与水平面间的动摩擦因数为0.5 B.物体与水平面间的动摩擦因数为0.2C.物体滑行的总时间为4 s D.物体滑行的总时间为2.5 s10.如图所示为皮带传输机简图,其顶端为水平且高度为3 m.将质量为50 kg的货物轻轻放在皮带传输机底端,运动至顶端后抛至高度为2.2 m的平板车上,落点与抛出点间的水平距离为0.8 m.求在输送货物期间皮带对货物做的功.(g=10 .剑桥大学物理学家海伦杰尔斯基研究了各种自行车特技的物理学原理,并通过计算机模拟技术探寻特技动作的极限,设计了一个令人惊叹不已的高难度动作“爱因斯坦空翻”,并在伦敦科学博物馆由自行车特技运动员(18岁的布莱士)成功完成.“爱因斯坦空翻”简化模型如图所示,质量为m的自行车运动员从B点由静止出发,经BC圆弧,从C点竖直冲出,完成空翻,完成空翻的时间为t.由B到C的过程中,克服摩擦力做功为W,空气阻力忽略不计,重力加速度为g,试求:自行车运动员从B到C至少做多少功?.如图甲所示,在倾角为30的足够长光滑斜面AB前,有一粗糙水平面OA,OA长为4 m.有一质量为m的滑块,从O处由静止开始受一水平向右的力F作用.F只在水平面上按图乙所示的规律变化.滑块与OA间的动摩擦因数=0.25,g取10 m/s2,试求:(1)滑块到A处的速度大小.(2)不计滑块在A处的速率变化,滑块冲上斜面的长度是多少?13.如图所示,有一光滑的T字形支架,在它的竖直杆上套有一个质量为m1的物体A,用长为l的不可伸长的细绳将A悬挂在套于水平杆上的小环B下,B的质量m2=m1=m.开始时A处于静止状态,细绳处于竖直状态.今用水平恒力F=3mg拉小环B,使A上升.求当拉至细绳与水平杆成37时,A的速度为多大?14.如图所示,质量m=1 kg的木块静止在高h=1.2 m的平台上,木块与平台间的动摩擦因数=0.2,用水平推力F=20 N,使木块产生位移s1=3 m时撤去,木块又滑行s2=1 m时飞出平台,求木块落地时速度的大小?15.如图所示,质量为m的小球被系在轻绳的一端,以O为圆心在竖直平面内做半径为R的圆周运动.运动过程中,小球受到空气阻力的作用.设某时刻小球通过圆周的最低点A,此时绳子的张力为7mg,此后小球继续做圆周运动,经过半个圆周恰能通过最高点B,则在此过程中小球克服空气阻力所做的功是多少?16.如图所示, AB与CD为两个对称斜面,其上部都足够长,下部分别与一个光滑的圆弧面的两端相切,圆弧圆心角为120,半径R=2.0 m.一个质量为2 kg的物体在离弧底E高度为h=3.0 m处,以初速度0=4 m/s沿斜面运动,物体与两斜面的动摩擦因数均为=0.2.求:物体在两斜面上(不包括圆弧部分)一共能运动多少路程?(g=10 m/s2)17.如图所示,竖直平面内放一直角杆AOB,杆的水平部分粗糙,动摩擦因数=0.2,杆的竖直部分光滑.两部分各套有质量均为1 kg的小球A和B,AB球间用细绳相连.此时A、B均处于静止状态,已知:OA=3 m,OB=4 m.若A球在水平拉力F的作用下向右缓慢地移动1 m(取g=10 m/s2),那么 (1)该过程中拉力F做功多少?(2)若用20 N的恒力拉A球向右移动1 m时,A的速度达到了2 m/s,则此过程中产生的内能为多少?18.如图所示,物体以100 J的初动能从斜面底端向上运动,当它通过斜面某一点M时,其动能减少80 J,机械能减少32 J,如果物体能从斜面上返回底端,则物体在运动过程中的下列说法正确的是 ( )A.物体在M点的重力势能为-48 JB.物体自M点起重力势能再增加21 J到最高点C.物体在整个过程中摩擦力做的功为-80 JD.物体返回底端时的动能为30 J19.如图所示,在抗洪救灾中,一架直升机通过绳索,用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱,使其由水面开始加速上升到某一高度,若考虑空气阻力而不考虑空气浮力,则在此过程中,以下说法正确的有 ( )A.力F所做功减去克服阻力所做的功等于重力势能的增量B.木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量C.力F、重力、阻力三者合力所做的功等于木箱动能的增量D.力F和阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量20.一个小物块冲上一个固定的粗糙斜面,经过斜面上A、B两点,到达斜面上最高点后返回时,又通过了B、A两点,如图所示.关于物块上滑时由A到B的过程和下滑时由B到A的过程,动能的变化量的绝对值E上和E下以及所用时间t上和t下相比较,有( )A.E上E下,t上t下C.E上E下,t上t下21.在平直公路上,汽车由静止做匀加速运动,当速度到达m后立即关闭发动机直至静止, -t图象如图所示,设汽车的牵引力为F,摩擦力为f,全过程中牵引力F做功为W1,摩擦力f对物体做的功为W2,则 ( )A. B. C. D.22.如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点衔接,导轨半径为R,一个质量为m的静止物块在A处压缩弹簧,在弹力的作用下获得某一向右速度,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C点.求: (1)弹簧对物体的弹力做的功.(2)物块从B至C克服阻力做的功.(3)物块离开C点后落回水平面时动能的大小.23.如图所示,电动机带动滚轮匀速转动,在滚轮的作用下,将金属杆从最底端A送往倾角=30的足够长斜面上部.滚轮中心B与斜面底部A的距离为L=6.5 m,当金属杆的下端运动到B处时,滚轮提起,与杆脱离接触.杆由于自身重力作用最终会返回斜面底部,与挡板相撞后,立即静止不动.此时滚轮再次压紧杆,又将金属杆从最底端送往斜面上部,如此周而复始.已知滚轮边缘线速度恒为=4 m/s,滚轮对杆的正压力N=2104 N,滚轮与杆间的动摩擦因数为=0.35,杆的质量为m=1103 kg,不计杆与斜面间的摩擦,取g=10 m/s2.求:(1)在滚轮的作用下,杆加速上升的加速度.(2)杆加速上升至与滚轮速度相同时前进的距离.(3)每个周期中电动机对金属杆所做的功. (4)杆往复运动的周期.答案 (1)2 m/s2 (2)4 m (3)4.05104 J (4)5.225 s5.如图所示, DO是水平面,AB是斜面,初速度为v0的物体从D点出发沿DBA滑动到顶点A时速度刚好为零.如果斜面改为AC,让该物体从D点出发沿DCA滑动到A点且速度刚好为零.已知物体与路面之间的动摩擦因数处处相同且不为零,则物体具有的初速度 ( )A.大于0 B.等于0 C.小于0 D.取决于斜面的倾斜角答案 B7.如图所示,绘出了轮胎与地面间的动摩擦因数分别为1和2时,紧急刹车时的刹车痕迹(即刹车距离s)与刹车前车速的关系曲线,则1和2的大小关系为 ( )A.12 D.条件不足,不能比较答案 C10.静置于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的变化关系如图所示,图线为半圆.则小物块运动到x0处时的动能为 ( )A.0 B. Fmx0 C.Fmx0 D.x02答案 C11.某同学做拍打篮球的游戏,篮球在球心距地面高h1=0.9 m范围内做竖直方向的往复运动(如图所示).在最高点时手开始击打篮球,手与球作用的过程中,球心下降了h2=0.05 m,球从落地到反弹与地面作用的时间t=0.1 s,反弹速度2的大小是刚触地时速度1大小的,且反弹后恰好到达最高点.已知篮球的质量m=0.5 kg,半径R=0.1 m.且手对球和地面对球的作用力均可视为恒力(忽略空气阻力,g取10 m/s2).求:(1)球反弹的速度2的大小.(2)地面对球的弹力F的大小.(3)每次拍球时,手对球所做的功W.答案 (1)4 m/s (2)50 N (3)2.25 J12.（2009柳州模拟）如图所示,光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点衔接,导轨半径为R,一个质量为m的静止物块在A处压缩弹簧,在弹力的作用下获得某一向右速度,当它经过B点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的7倍,之后向上运动恰能完成半圆周运动到达C点.求:(1)弹簧对物体的弹力做的功.(2)物块从B至C克服阻力做的功.(3)物块离开C点后落回水平面时动能的大小.答案 (1)3mgR (2)0.5mgR (3)2.5mgR13.有一辆可自动变速的汽车,总质量为1 000 kg,行驶中,该车速度在14 m/s至20 m/s范围内可保持恒定功率20 kW不变.一位同学坐在