4-1 判断正误
（1）质点系的总动量为零，总角动量也一定为零。错 （2）一质点做直线运动，质点的角动量一定为零。错 （3）一质点做直线运动，质点的角动量一定不变。错
（4）一质点做匀速率圆周运动，其动量方向在不断改变，所以角动量的方向也随之不断改变。错
4-2 两个自由质点，其质量分别为m 1和m 2，它们之间的相互作用符合万有引力定律，开始时，两质点间的距离为l ，它们都处于静止状态，试求当它们的
距离变为l 2
1
时，两质点的速度各为多少
解：把两个质点当一个系统考虑，没有外力作用，动量和机械能守恒。
:2211=+v m v m 动量守恒2
22211212121212
0v m v m L m m G L m m G
++-=+-机械能守恒
解得：)
(2,)(2211
2212
1m m L G
m v m m L G m v +-=+= 4-3 如附图所示，一根线密度为λ的均匀柔软链条，上端被人用手提住，下端恰好碰到桌面。现将手突然松开，链条下落，设每节链环落到桌面上之后就静止在桌面上，求链条下落距离y 时对桌面的瞬时作用力。
解：在落到桌面前，链条个部分为自由落体，当链条下落y 时，下落部分速
率满足：gy v mgy mv 22
1
2=?=
d t 时刻内将会有d y 长度的链条落到桌面上，此时桌面上的链条受到支持力N 和重力G 的作用，二者的合力改变了链条的动量，若指定向上为正，则
)](d [0d )(v y t G N --=-λ即2v dt
dy
v
yg N λλλ==- 所以gy gy gy yg v N λλλλλ322=+=+=
4-4 作用在质量为10kg 的物体上的力为F =（10+2t ）N ，式中t 的单位为s 。（1）求4s 后，这物体的动量和速度的变化，以及力给予物体的冲量。
（2）为了使这力的冲量为200Ns ，该力应在这物体上作用多久，试就一原
来静止的物体和一个具有初速度-6m/s 的物体，回答这两个问题。
解：（1）根据动量定理，
m /s kg 56)
10()()()210(40
24
0?=+=?=??=+=?t t mv I mv t t I x x
m/s 6.510
56
m/s kg 56==
???=?=?v v m mv （2）当物体原来静止时，在x 方向
s 10020010200)210(02=?=-+?=+=?t t t dt t I t
x
当初速度为m/s 60v -=时，
t
t v m t t v m p p v m p t
t
d )210(]d )210([,
00
00100??+=-++=-==
由于y 方向无力作用，y 方向动量为恒矢量，故仍为10s 。
4-5 一颗子弹由枪口射出时速率为v 0m/s ，当子弹在枪筒内被加速时，它所受的合力为F =（a -bt ）N （a ，b 为常数），其中t 以s 为单位：
（1）假设子弹运行到枪口处合力刚好为零，试计算子弹走完枪筒全长所需时间；（2）求子弹所受的冲量；（3）求子弹的质量。
解：（1）子弹到枪口时，有
b
a
t bt a F =?=-=0)( （2）子弹受的冲量
2021)(bt at dt bt a I t
?-=-=，将b
a
t =带入得b a I 22=
（3）由动量定理，得0
2
02bv a v I m =
= 4-6 求实验室内观察到相距很远的一个质子（质量为m p ）和一个氦核（质量为4m p ），沿一直线相向运动，速率都是v 0，求二者能达到的最近距离R 。
解：如图
当质子和氦核相距最近时，它们的速度一定同方向且相等，由动量守恒得
0005
3
)4(4v V V m m v m v m p p p p =?+=-
质子带电量为e ，氦核带电量为2e ，它们相距为r 时具有的势能为
r
ke r e e k E p 2
22=?=，其中k 为静电力常量。
由能量守恒得min 22
20202)4(2121421r ke V m m v m v m p p p p ++=+?
得：2
2
min
45v m ke r p = 4-7 F x =30+4t （式中F x 的单位为N ，t 的单位为s ）的合外力作用在质量为m =10kg 的物体上，试求：（1）在开始2s 内此力的冲量；
（2）若冲量I =300Ns ，此力作用的时间；
（3）若物体的初速度v 1=10m/s ，方向与F x 相同，在t =时，此物体的速度v 2。解：（1）0-2s 内此力的冲量
s N 68)
302(d )430(d 20
2
22
?=+=+==??t t t t t F I x
（2）s N 300?=I 时，3003022=+t t ，解得 s 86.6=t （3）0300mv mv I -==，解得 m/s 40=v
4-8 如附图所示，在水平地面上，有一横截面S =的直角弯管，管中有流速为v =s 的水通过，求弯管所受力的大小和方向。
解：水在竖直方向和水平方向分别利用冲量定理求冲力分量，弯管所受力大小为水所受的冲力合力。在竖直方向：tv Sv mv t F d )(d d 1ρ-==
在水平方向：tv Sv t F d d 2ρ= 水所受的冲力合力大小为：
N 105.2N 0.320.0101223232221?=????==+=Sv F F F ρ，
方向沿直角平分线指向弯管内侧。由牛顿第三定律，弯管所受力大小为N 105.23?，方向沿直角平分线指向弯管外侧。
4-9 如附图所示，一做斜抛运动的物体，在最高点炸裂为质量相等的两块，最高点距离地面为。爆炸后，第一块落到爆炸点正下方的地面上，此处距抛出
点的水平距离为×102m 。问第二块落在距抛出点多远的地面上（设空气的阻力不计）。
解：物体在最高点处爆炸的过程，由于爆炸内力远大于重力，重力的冲量可或略，物体爆照过程动量守恒。设作斜抛物体的初速率为v 0，到最高点所需时间为t 0，则由000=-gt v y ，2
00021gt t v h y -
=，得到 g
h t 20= h
g
x t x v x 21
010==
（1） 物体爆炸后，第一块碎片竖直落下的运动方程为2
112
1gt t v h y -
-=，当该碎片落地时，有s 00.1,011===t t y ，则得到第一块碎片抛出的速率1v
1
21121t gt h v -=
（2） 再根据动量守恒定律，在最高点处有
x x mv mv 2021=
（3）;y mv mv 212
1
210+-= （4） 联解式（1）——（4），得
m/s 1002221
02===h
g
x v v x x ;m/s 7.14211
2112=-
==t gt h v v y 爆炸后，第二块碎片作斜抛运动，其运动方程为
2212t v x x x += （5） 2
22222
1gt t v h y y -
+= （6） 落地时，02=y ，由式（5）和（6）可解得m 5002=x
4-10 如附图所示，质量为×10-23kg ，速率为×107m/s 的粒子A ，与另一质量为其一半而静止的粒子B 发生二维弹性碰撞，碰撞后粒子A 的速率为×107m/s.求：
（1）粒子B 的速率及相对粒子A 原来速度方向的偏转角； （2）粒子A 的偏转角。
解：由动量守恒B B A A A A v m v m v m +='
，即βαcos cos 'B B A
A A A v m v m v m +=
（1）;βαsin sin '
B B A
A v m v m = （2）; 弹性碰撞，动能不变
2
222
1'2121B
B A A A A v m v m v m += （3） ; 把 kg 102.723-?=A m ，kg 106.32
23-?==
A
B m m ，m /s 100.67?=A v ，m /s 100.57'?=A v 代入式（1）-（3），得
m /s 1069.47?=B v ，'2022ο=α，'654ο=β
4-11 如附图所示，一个质量为m 的小球，从内壁为半球形的容器边缘点A 滑下。设容器质量为'm ，半径为R ，内壁光滑，并放置在摩擦可以或略的水平桌面上，开始时小球和容器都处于静止状态。当小球沿内壁滑到容器底部的点B 时，受到向上的支持力为多大
解：水平方向系统动量守恒，下滑过程中系统机械能守恒
0''=-m m v m mv ;2
'2'2
121m m v m mv mgR +=
其中m v 、'm v 分别表示小球到达B 点时小球、容器相对于桌面的速度，得
''2m m gR m v m +=
，'
'2''m m gR
m m m v m +=
以容器为参考系，求在B 点小球相对容器的速度'm v 由于 )(''m m m v v v -+=，得 '
)
'(2''m m m gR v v v m m m +=+=
容器参考系中，小球圆周运动的向心力为
)'
23(')'(2'2m m mg mg R m m m mgR F R mv mg F N m N +=++=?=-
4-12 如附图所示,质量为m ,速度为v 的钢球,射向质量为m ′的靶，靶中心有一小孔,内有劲度系数为k 的弹簧，此靶最初处于静止状态,，但可在水平面上做无摩擦滑动，求钢球射入靶内弹簧后, 弹簧的最大压缩距离。
分析 这也是一种碰撞问题．碰撞的全过程是指小球刚与弹簧接触直至弹簧被压缩到最大,小球与靶刚好到达共同速度为止,在这过程中,小球和靶组成的系统在水平方向不受外力作用,外力的冲量为零,因此,在此方向动量守恒．但是,仅靠动量守恒定律还不能求出结果来．又考虑到无外力对系统作功,系统无非保守内力作功,故系统的机械能也守恒．应用上述两个守恒定律,并考虑到球与靶具有相同速度时,弹簧被压缩量最大这一条件,即可求解．应用守恒定律求解,可免除碰撞中的许多细节问题．
解 设弹簧的最大压缩量为x 0 ．小球与靶共同运动的速度为v 1 ．由动量守恒定律,有
()
1'mv =m+m v (1)
又由机械能守恒定律,有
()
22
210
111222
m kx '+v =m+m v (2) 由式(1)、(2)可得
0x =4-13 自动步枪连发时每分钟可射出120发子弹，每颗子弹质量为，出口速率为735m/s ，求射击时所需的平均力。
解：枪射出每发子弹所需时间：Δt=60/120=，对子弹应用动量定理：
3//7.910735/0.5
11.6F t p F p t mv t
N
-?=??=??=?=??=
4-14水力采煤,是用高压水枪喷出的强力水柱冲击煤层。设水柱直径
30mm D =，水速56m/s υ=，水柱垂直射在煤层表面上，冲击煤层后的速度
为零，求水柱对煤的平均冲力。
解 △t 时间内射向煤层的水柱质量为
21
π4
m V D x ρρ?=?=?
煤层对水柱的平均冲击力（如图以向右为正方向）为
211x x x m m m F t t υυυ?-??=
=-??211π4x x
D t ρυ?=-? 332231
1.010π(3010)56
2.2210(N)4
-=-??????=-?
水柱对煤层的平均冲力为 '32.2210N F F =-=?，方向向右。
4-15 F x ＝30＋4的力作用在质量为10kg 的物体上，求： (1) 在开始2ｓ 内此力的冲量；
(2) 若冲量I ＝300 N·s,此力作用的时间；
(3) 若物体的初速度10 m·s -1 ,方向与F 相同,在t ＝时,此物体的速度是多少 分析 本题可由冲量的定义式2
1d t t F t =?I ,求变力的冲量,继而根据动量定理
求物体的速度v 2．
解 (1) 由分析知()12
2200304d 302|68N s t t t t =+=+=??I
(2) 由I ＝300 ＝30t ＋2t 2 ,解此方程可得
t ＝6．86 s(另一解不合题意已舍去)
(3) 由动量定理,有
I ＝m v 2- m v 1
由(2)可知t ＝6．86 s 时I ＝300 N·s ,将I 、m 及v 1代入可得
-11
240m s I m m
+== ?v v
4-16 质量为m 的质点在xOy 平面内运动，其运动方程j i r t b t a ωωsin cos +=，求：(1)质点的动量；(2)从t ＝0到
ωπ
2=
t 这段时间内质点受到的合力的冲量；(3)
在上述时间内，质点的动量是否守恒为什么
[解] 质点的速度j i r
v t b t a t
ωωωωcos sin d d +-==
(1) (1) 质点的动量()j i v p t b t a m m ωωωcos sin +-== (2) 由(1)式得0=t 时，质点的速度j v ωb =0
ω
π
2=t 时，质点的速度为j j i v ωπωπωb b a =+-=2cos 2sin t
根据动量定理00t =-=?=mv mv p I
解法二：j
i a F j
i v
a j i r
v t mbw t ma m t bw t a t
t b t a t ωωωωωωωωωωsin cos sin cos d d cos sin d d 2222--==--==+-==
()
0d sin cos d 20
2220
=--==??ωπωπωωωt t mbw t ma t j i F I
(3) 质点的动量不守恒，因为由第一问结果知动量随时间t 变化。
4-17 将一空盒放在台秤盘上，并将台秤的读数调节到零，然后从高出盒底h 处将石子以每秒n 个的速率连续注入盒中，每一石子的质量为m 。假定石子与盒子的碰撞是完全非弹性的，试求石子开始落入盒后t 秒时，台秤的读数。
[解] t 秒钟后台秤的读数包括下面两部分，一部分是已落入盒中的石子对称盘的压力1N ，另一部分是正下落的石子对秤的冲力2N ，显然nmgt N =1
取t ?时间下落的石子为研究对象，设它们所受到的平均冲力为N '，根据动
量定理gh t nm tv nm p t N 2002
?-=?-=?=?' 所以 gh nm N 22
-=' 故t ?时间下落的石子对称的冲力gh nm N N 22
2='-= 因此秤的读数为gh nm nmgt N N N 221+=+=
4-18以速度0v 前进的炮车，向后发射一炮弹，已知炮车的仰角为θ，炮弹和炮车的质量分别为m 和M ，炮弹相对炮车的出口速率为v ，如图所示。求炮车的反冲速率是多大
[解] 以大地为参照系，取炮弹与炮弹组成的系统为研究对象，系统水平方向的动量守恒。由图可知炮弹相对于地面的速度的水平分量为v v '-θcos ，根据动量守恒定律
()()v M v v m v m M '-'-=+-θcos 0
所以 ()m
M mv v m M v +++=
'θ
cos 0
此即为炮车的反冲速率。
4-19 一质点的运动轨迹如图所示。已知质点的质量为20g ，在A 、B 两位置处的速率都是20s m ，A v 与x 轴成045角，B v 与y 轴垂直，求质点由 A 点运动到B 点这段时间内，作用在质点上外力的总冲量。
[解] 由题意知，质点由A 点到B 点动量的改变为
s m kg 683.02
2
20102020102045cos 330A B x ?-=?
??-??-
=--=?--mv mv p s m kg 283.02
2
20102045sin 030A y ?-=?
??-=-=?-mv p 根据动量定理，作用在质点上的外力的冲量x x p I ?= ;y y p I ?=
所以 ()()()()s N 739.0283.0683.02
22
y 2x 2
y 2x ?=-+-=
?+?=
+=p p I I I
冲量与x 轴之间的夹角0x
g 5.202683
.0283
.0arctan
arctan =--==I I θ
4-20 如图所示，砂子从h ＝处下落到以=0v 3s m 的速率沿水平向右运动的传输带上，若每秒钟落下100kg 的砂子，求传输带对砂子作用力的大小和方向。
[解] 如图所示，设t ?时间内落下的砂子的质量为m ?，则m ?的动量改变
()10v v p -?=?m
显然有 gh v 21= 由图可知
()()2
212
021v v m mv mv p +?=?+?=
? 根据动量定理 p F ?=?t 所以
20
20212v gh t
m v v t m t p F +??=+??=??=
N 49738.08.921002=+???=
4-21 矿砂从传输带A 落到另一传输带B ，其速度大小为1v ＝4s m ，
2v ＝2s m 方向如图所示。设传输带的运送量t m ??＝2000h kg ，求矿砂作用在传输带B 上的力的大小和方向。
?mv 1
?p
?mv 0
y
x
[解] 取t ?时间内落下的矿砂m ?为研究对象，建立如图所示的坐标系，其动量的改变为
()22111122x cos sin sin cos θθθθv v m mv mv p -?=?+?-=?()22111122y sin cos cos sin θθθθv v m mv mv p +?=?+?=?
根据动量定理 p F ?=?t ;x x p t F ?=?;y y p t F ?=? 所以 ()()
N 1079.315cos 230sin 436002000cos sin 2002211x x -?=-=-??=
??=
θθv v t m
t p F ()()
N 21.230cos 415sin 23600
2000cos sin 001122y y =+=+??=
??=θθv v t m
t p F 故矿砂作用在传输带B 上的力()N 22.21079.311.22
322y 2x =?+=+=-F F F
与竖直方向的夹角03
y x 111
.21079.3arctg arctg =?==-F F θ 4-22某弹道火箭初始总质量9.120=M t ，内装m ＝的燃料，由静止开始发射。发射时喷气速率3100.2?=u s m ，喷气流量为q ＝125s kg ，二者都是常量。不计重力及空气阻力，求火箭受到的反推力和它在燃料烧尽后的速度。
[解] 取d t 时间内喷出的气体为研究对象，根据动量定理m u p t F d d d ==' 所以 uq t
m
u t p F ===
'd d d d 火箭受到的反推力 uq F F ='= (1)
N 105.2125100.253?=??=F
设燃料燃烧尽后火箭的速度为v ，根据动量定理()v qt M t F d d 0-= (2)
燃料燃烧时间 q
m T 0
=
(3) 联立(1)、(2)两式得 qt
M t
uq v -=
0d d (4)
将上式积分得
?
?-=T
v
qt
M t
uq v 0
00
d d (5)
联立(3)、(5)两式得 s m 104.20
.99.129
.12ln 100.2ln
33000?=-?=-=m M M u v
4-23 初始质量为0M 的火箭，在地面附近空间以相对于火箭的速率u 垂直向下喷射高温气体，每秒钟消耗的燃料量t m d d 为常量C 。设初速为零，试求火箭上升速度与时间的函数关系。
解：经过时间t 后，火箭的速度为v
因此 gt ct
M M u v --=00
ln
4-24 依靠火箭将卫星进入轨道。发射前火箭和卫星的总质量为0.120=M t 。其中燃料质量m =。若希望在燃料烧尽后火箭能达到第一宇宙速度v =s kg ，不计空气阻力和重力，则燃料喷气相对于火箭的速率u 应为多大 解： m
M M u v -=00
ln
所以 km 7.5s m 107.50.90.120
.12ln 109.7ln
33
00=?=-?=-=m
M M v u 4-25 质量为m 的质点，当它处在r =-2i +4j +6k 的位置时的速度v =5i +4j +6k ，
试求其对原点的角动量。
解： 质点对原点的角动量为 v r p r L ?=?=m
)2842(6
45642k j k
j i -=-=m m
4-26 一质量为m ＝2200kg 的汽车v =60h km 的速率沿一平直公路行驶。
求汽车对公路一侧距公路为d ＝50m 的一点的角动量是多大对公路上任一点的角动量又是多大
解： 根据角动量的定义式v r L m ?= (1) s m kg 1083.150360*********sin 263??=???===mvd rmv L θ
(2) 对公路上任一点r ∥v ，所以0=L
4-27 哈雷彗星绕太阳运行的轨道是一个椭圆。它离大阳最近的距离是
m 1075.8101?=r ，其时它的速率为s m 1046.541?=v ；它离太阳最远时的速率是
s m 1008.922?=v ，这时它离太阳的距离2r 是多少。
解：彗星运行受的引力指向太阳，所以它对太阳的角动量守恒，它在走过离太阳最近或最远的地点时，速度的方向均与对太阳的矢径方向垂直，所以根据角动量守恒
2211v mr v mr =
由此得到 m 1026.510
08.91046.51075.812
2
4102112?=????==v v r r 4-28 若将月球轨道视为圆周，其转动周期为，求月球对地球中心的角动量及面积速度(221035.7?=月m kg ，轨道半径R =81084.3?m)。
解： 设月球的速度为v ，月球对地球中心的角动量为L ，则
T R v /2π=
T
R m Rv m L π2月
月== 3600
243.2714.32)1084.3(1035.72
822???????=/s m kg 1089.2234??=
月球的面积速度为 /s m 1096.1/2112?==T R v π面
4-29 氢原子中的电子以角速度s rad 1013.46?=ω在半径10103.5-?=r m 的圆形轨道上绕质子转动。试求电子的轨道角动量，并以普朗克常数h 表示之(s J 1063.634??=-h )。
解： 电子的轨道角动量
()
s J 106.11006.11013.4103.5101.994262
10
312??=?=?????==----ωmr L
2424110.L h =?
4-30 海王星的轨道运动可看成是匀速率圆周运动，轨道半径约为km 1059?=R ，
绕太阳运行的周期为T =165年。海王星的质量约为kg 100.126?=m ，试计算海王星对大阳中心的角动量的大小。
解： 海王星对太阳中心的角动量
mRv L =;T
R v π2=
联立两式得到 ()
s m kg 1002.33600
2436516510100.52100.122422
3
9262??=????????==ππT R m L
4-31 6月22日，地球处于远日点，到太阳的距离为111052.1?m ，轨道速度为s m 1093.24?。6个月后，地球处于近日点，到太阳的距离为111047.1?m 。求：(1)在近日点地球的轨道速度； (2)两种情况下地球的角速度。
解：设在近日点附近地球的轨道速度为1v ，轨道半径为1r ，角速度为1ω；在远日点地球的轨道速度为2v ，轨道半径为2r ，角速度为2ω。 (1) 取地球为研究对象，其对太阳中心的角动量守恒。
2211v r m v r m 地地=
所以 s m 1003.31047.11093.21052.14
11
4111221?=????==r v r v (2) s rad 1006.21047.11003.37
114111-?=??==r v ω;s rad 1093.110
53.11093.2711
4222-?=??==r v ω 4-32 光滑圆盘上有一质量为m 的物体A ，拴在一根穿过圆盘中心光滑小孔的细绳上，如图所示。开始时，该物体距圆盘中心O 的距离为0r ，并以角速度0ω绕盘心O 作圆周运动。现向下拉绳，当质点A 的径向距离由0r 减少到021r 时，向下
拉的速度为v ，求下拉过程中拉力所作的功。
解：质点所受合外力为有心力，角动量守恒
r v m r mv '=00 v '为021r 时小球的横向速度。
根据质点的动能定理，拉力作功 2021
221mv mv A B -=
B v 为小球对地的总速度，而 222v v v B +'= 当021r r =时221202023mv mr A +=ω
4-33 如图所示，在光滑的水平面上有一轻质弹簧(其劲度系数为k)，它的一端固定，另一端系一质量为m ′的滑块.最初滑块静止时，弹簧呈自然长度 l 0 ，今有一质量为m 的子弹以速度v 0 沿水平方向并垂直于弹簧轴线射向滑块且留在其中，滑块在水平面内滑动，当弹簧被拉伸至长度l 时，求滑块速度v 的大小和方向.
解：子弹射入滑块瞬间，因属非弹性碰撞，根据动量守恒定律有
()v v '+'=m m m 0 (1)
在弹簧的弹力作用下，滑块与子弹一起运动的过程中，若将弹簧包括在系统内，则系统满足机械能守恒定律，有
()()()202
22
12121l l k m m m m -++'='+'v v (2) 又在滑块绕固定点作弧线运动中，系统满足角动量守恒定律，故有
()()θl m m l m m sin 0v v +'='+' (3)
式中θ 为滑块速度方向与弹簧线之间的夹角.联立解上述三式，可得
()m m l l k m m m +'--??? ??+'=20202v v ，()l m m l m θv v +'=00arcsin
专题练习—功和能 一、选择题 1．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P 1：则当功率是P 2时，汽车行驶的最大速率为 （ ） A. v P P 12 B. v P P 2 1 C. mav P v P -1 2 D. mav P v P +21 2．如图示，分别用力F 1、F 2、F 3将质量为m 的物体由静止沿同一光滑斜面以相同的加速度从斜面底端拉到斜面的顶端，在此过程中，F 1、F 2、F 3做功的功率大小关系是（ ） A ．P 1=P 2=P 3 B ．P 1＞P 2=P 3 C ．P 3＞P 2＞P 1 D ．P 1＞P 2＞P 3 3．如图所示，质量为ｍ、初速度为ｖ０的带电体ａ，从水平面上的Ｐ点向固定的带电体ｂ运动，ｂ与ａ电性相同，当ａ向右移动ｓ时，速度减为零，设ａ与地面间摩擦因数为μ，那么，当ａ从Ｐ向右的位移为ｓ／2时，ａ的动能为 （ ） Ａ．大于初动能的一半 Ｂ．等于初动能的一半 Ｃ．小于初动能的一半 Ｄ．动能的减少量等于电势能的增加量 4.水平飞行的子弹打穿固定在水平面上的木块，经历时间△t 1，机械能转化 为内能的数值为 △E 1。同样的子弹以同样的速度击穿放在光滑水平面上同样 的木块，经历时间△t 2，机械能转 化为内能的数值为△E 2，假定在两种情况下， 子弹在木块中受到的阻力大小是相同的，则下列结论正确的是（ ） A ．△t 1<△t 2 △E 1=△E 2 B ．△t 1>△t 2 △E 1>△E 2 C ．△t 1<△t 2 △E 1<△E 2 D ．△t 1=△t 2 △ E 1=△E 2 5．如图7所示，某人第一次站在岸上用恒力 F 拉小船A ，经过时间t ，人做功W 1；第二次该人站在B 船上用相同的力F 拉小船A ，经过相同的时间t ，人做功W 2，不计水的阻力，则 A ．W 1=W 2 B ．W 1>W 2 C ．W 1 功和能同步练习 （答题时间：60分钟） 一、选择题 1. 如图所示，粗略测量小明同学引体向上运动的功率时，下列物理量不需要测量的是（） A. 小明的质量 B. 单杠的高度 C. 每次身体上升的高度 D. 做引体向上的时间 2. 甲升降机比乙升降机的机械效率高，它们分别把相同质量的物体匀速提升相同的高度。两者相比，甲升降机（） A. 电动机做的总功较少 B. 电动机做的总功较多 C. 提升重物做的有用功较少 D. 提升重物做的有用功较多 3. 用四只完全相同的滑轮和两根相同的绳子组成如图所示的甲、乙两个滑轮组，不计绳子与滑轮的摩擦（） A. 甲较省力且机械效率较高 B. 乙较省力且机械效率较高 C. 两个滑轮组省力程度不同，机械效率相同 D. 两个滑轮组省力程度相同，机械效率不同 4. 如图所示，一根不可伸长的细绳一端固定在O点，另一端系一小球，O点的正下方固定有一根钉子P。位置1在O点的正下方，位置3与A点等高，位置5是A与l之间的某点，位置2是l与3之间的某点，位置4是高于3的某点。不考虑空气阻力，小球从A点静止释放（） A. 第一次过位置l后最高能到达位置2 B. 第一次过位置l后最高能到达位置4 C. 第二次过位置1后最高能到达位置5 D. 第二次过位置l后最高能到达位置A 5. 五千年的华夏文明，创造了无数的诗辞歌赋，我们在欣赏这些诗辞歌赋时，不仅要挖掘其思想内涵，还可以探究其中所描述的自然现象与物理规律，下面是某位同学对部分诗句中蕴含的物理知识的理解 ①“露似珍珠月似弓”——露实际是小水珠，是由冰熔化形成的； ②“人面桃花相映红”——桃花是光源，发出的红光映红了人的脸； ③“飞流直下三千尺”——瀑布飞流直下的过程中，水的重力势能转化为动能； ④“孤帆一片日边来”——“孤帆”是运动的，是以江岸为参照物。 其中正确的是 A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ①④ 6. 如图所示，忽略空气阻力，由空中A处释放的小球经过B、C两位置时具有相同的（） A. 速度 B. 动能 C. 机械能 D. 重力势能 7. 荡秋千是一种常见的娱乐休闲活动，也是我国民族运动会的一个比赛项目。小丽同学荡秋千时，在从右侧最高点荡到左侧最高点这一过程中，小丽的（） A. 动能一直增大，重力势能一直减小 B. 动能一直减小，重力势能一直增大 C. 动能先减小后增大，重力势能先增大后减小 D. 动能先增大后减小，重力势能先减小后增大 8. 娄底市境内煤炭资源丰富，矿山工作车昼夜繁忙，其中金竹山煤矿的空中索道是连接山顶矿区和山下火车站的重要通道，当运煤车从山下沿索道匀速上升时（） A. 动能减小，重力势能增加 B. 动能减小，重力势能减小 C. 动能不变，重力势能增加 D. 动能增加，重力势能减小 二、填空与实验题 2. 功率的计算： P = W 2020中考在线初中物理总复习中等生专题讲练 35、功和能基本计算 考点梳理——讲教材 1. 三种功的计算 （1）有用功：W 有用=Pt=Fs （水平移动）=Gh （竖直提升）。 （2）总功：W 总=Pt=F 拉力 s （简单机械）。 （3）额外功：W 额外=W 总-W 有用=W 总（1-η）。 t =F 牵 v 。 3．效率的计算 （1）滑轮组：η = W 有用 = G 物 = G 物 W n F G + G 总 物 动 擦） （2）斜面：η = W 有用 = G h W Fs 总 典例精析——练方法 命题点 1 与滑轮组、斜面有关的计算 f （竖直提升） = 物 （水平移动）。（不计绳重和摩 n F 1．（2019荆州）湖北省第二届园林博览会将于2019年9月28日在荆州开幕。在某场馆建设中，采用了如图所示的装置提升重物，当工人师傅们用1000N的拉力F向下拉绳，使重1600N的重物匀速上升了5m，此过程中克服绳重和摩擦做功500J， 下列说法中正确的是（） A．拉力F做功为5×103J B．缠绕在动滑轮上每股绳的拉力为500N C．动滑轮重为300N D．滑轮组的机械效率为75% 2．如图所示，用滑轮组拉动重为70N的物体A，使物体A在水平方向上移动Sm，所用拉力F为20N，地对物体A的摩擦力为30N。则拉力F做的功为J，滑轮组的机械效率为。 3．（2018荆门）工人利用斜面和滑轮将物体从斜面底端匀速拉到顶端，斜面高1m，长2m，物体重SOON，平行于斜面的拉力200N，所用时间10s。在此过程中，物体动能（选填“增大”“减小”或“不变勺，重力势能（选填“增大”“减小”或“不变”）。拉力的功率为 W，把物体直接提高到斜面顶端做的 功为有用功，则这个装置的机械效率为。 命题点2生活中常见机械有关的计算 4．（2019镇江）自动感应门俯视图如图所示：当有物体进入半径为2m的虚线圆（圆心为O）内时，宽度均为2m的两扇感应门立即向两边匀速开启，开启速度为0.1m/s，感应门在物体离开虚线圆后关闭，在水平地面上，人用100N的水平推力F推动宽D=40cm的货物，使货物的中央沿虚线s垂直地匀速通过该门，此过程中货物受到的摩擦力大小为N，从门开始开启到货物被推至门处的过程中，推力F做的功为J；为能安全通过该感应门，货物运动的速度应不超过m/s。 高考物理力学知识点之功和能经典测试题含答案解析 一、选择题 1．如图所示，一辆汽车以v 1＝6 m/s 的速度沿水平路面行驶时，急刹车后能滑行l 1＝3.6 m ，如果改以v 2＝8 m/s 的速度行驶，同样的情况下急刹车后滑行的距离l 2为( ) A ．6.4 m B ．5.6 m C ．7.2 m D ．10.8 m 2．如图所示，小车A 放在一个倾角为30°的足够长的固定的光滑斜面上，A 、B 两物体由绕过轻质定滑轮的细线相连，已知重力加速度为g ，滑轮质量及细线与滑轮之间的摩擦不计，小车A 的质量为3m ，小球B 的质量为m ，小车从静止释放后，在小球B 竖直上升h 的过程中，小车受绳的拉力大小F T 和小车获得的动能E k 分别为（ ） A ．F T =mg ，E k =3mgh/8 B ．F T =mg ，E k =3mgh/2 C ．F T =9mg/8，E k =3mgh/2 D ．F T =9mg/8， E k =3mgh/8 3．将一个皮球从地面以初速度v 0竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比，即f =kv ，重力加速度为g ，下列说法中正确的是（ ） A ．从抛出到落四地面的过程中，最高点加速度最大，大小为g B ．刚抛出时加速度最大，大小为g + kv m C ．皮球上升所用时间比下降所用时间长 D ．皮球落回地面时速度大于v 0 4．如图（甲）所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t=0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F 随时间t 变化的图像如图（乙）所示，则 A ．1t 时刻小球动能最大 B ．2t 时刻小球动能最大 高考物理力学知识点之功和能经典测试题(5) 一、选择题 1．如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为2R：bc是半径为R的四分之一的圆弧，与ab相切于b点．一质量为m的小球．始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动，重力加速度大小为g．小球从a点开始运动到其他轨迹最高点，机械能的增量为 A．2mgR B．4mgR C．5mgR D．6mgR 2．某同学把质量是5kg 的铅球推出，估计铅球出手时距地面的高度大约为2m，上升的最高点距地面的高度约为3m，最高点到落地点的水平距离约为6m。由此可估算出该同学推铅球的过程中对铅球做的功约为 A．50J B．150J C．200J D．250J 3．如图所示，三个固定的斜面底边长度都相等，斜面倾角分别为 30°、45°、60°，斜面的表面情况都一样．完全相同的物体（可视为质点）A、B、C分别从三斜面的顶部滑到底部的过程中 A．物体A克服摩擦力做的功最多 B．物体B克服摩擦力做的功最多 C．物体C克服摩擦力做的功最多 D．三物体克服摩擦力做的功一样多 4．一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从0 t=开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，作用时间为1t，在1 0~t内力F的平均功率是（） A． 2 1 2 F m t?B． 2 2 1 2 F m t?C． 2 1 F m t?D． 2 2 1 F m t? 5．如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力() A ．等于零，对人不做功 B ．水平向左，对人做负功 C ．水平向右，对人做正功 D ．沿斜面向上，对人做正功 6．2019年2月16日，世界游泳锦标赛跳水项目选拔赛（第一站）在京举行，重庆选手施延懋在女子3米跳板决赛中，以386.60分的成绩获得第一名，当运动员压板使跳板弯曲到最低点时，如图所示，下列说法正确的是（ ） A ．跳板发生形变是因为运动员的重力大于板对她支持力 B ．弯曲的跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的 C ．在最低点时运动员处于超重状态 D ．跳板由最低点向上恢复的过程中，运动员的机械能守恒 7．如图所示，质量为m 的物体，以水平速度v 0离开桌面，若以桌面为零势能面，不计空气阻力，则当它经过离地高度为h 的A 点时，所具有的机械能是( ) A ．mv 02＋mg h B ．mv 02-mg h C ． mv 02＋mg (H-h) D ． mv 02 8．质量为m 的汽车，其发动机额定功率为P ．当它开上一个倾角为θ的斜坡时，受到的阻力为车重力的k 倍，则车的最大速度为（ ） A ．sin P mg θ B ．cos (sin )P mg k θθ+ C ．cos P mg θ D ． sin ) P mg k θ+（ 9．质量为m 的小球从桌面上竖直抛出，桌面离地高度为1h ，小球能达到的最大离地高度 功和能 教学目标：运用功、功率的公式进行计算 教学重点：受力分析 教学难点：机械效率的计算及实际应用 知识点一：功 1. 力学里所说的功包括两个必要因素：一是作用在物体上的力；二是物体在力的方向上通过的距离。 2. 不做功的三种情况：有力无距离、有距离无力、力和距离垂直。 3. 力学里规定：功等于力跟物体在力的方向上通过的距离的乘积。公式：W=Fs。 4. 功的单位：焦耳，1J=1N·m。 知识点二：功的原理 1. 内容：使用机械时，人们所做的功，都不会少于直接用手所做的功；即：使用任何机械都不省功。 2. 说明： ①功的原理是一个普遍的结论，对于任何机械都适用。 ②功的原理告诉我们：使用机械要省力必须费距离，要省距离必须费力，既省力又省距离的机械是没有的。 ③使用机械虽然不能省功，但人类仍然使用，是因为使用机械或者可以省力、或者可以省距离、或者可以改变力的方向，给人类工作带来很多方便。 ④我们做题遇到的多是理想机械（忽略摩擦和机械本身的重力），理想机械：使用机械时，人们所做的功（Fs）=直接用手对重物所做的功（Gh）。 3. 应用：斜面 ①理想斜面：斜面光滑； ②理想斜面遵循功的原理； ③理想斜面公式：FL=Gh，其中：F：沿斜面方向的推力；L：斜面长；G：物重；h：斜面高度。 如果斜面与物体间的摩擦力为f，则：FL=fL+Gh；这样F所做的功就大于直接对物体所做的功Gh。 知识点三：机械效率 1. 有用功：定义：对人们有用的功。 公式：W 有用＝Gh （提升重物）=W 总－W 额=ηW 总 斜面：W 有用=Gh 2. 额外功：定义：并非我们需要但又不得不做的功。 公式：W 额=W 总－W 有用=G 动h （忽略轮轴间摩擦的动滑轮、滑轮组） 斜面：W 额=fL 3. 总功：定义：有用功加额外功或动力所做的功 公式：W 总=W 有用＋W 额=Fs= W 有用／η 斜面：W 总= fL+Gh=FL 4. 机械效率：①定义：有用功跟总功的比值。 公式：W 总=W 有用＋W 额=Fs= W 有用／η 斜面：W 总= fL+Gh=FL 知识点四：功率 1. 定义：物体在单位时间里完成的功。 2. 物理意义：表示物体做功快慢的物理量。 3. 公式：FV t W P == 4. 单位：主单位W ；常用单位kW 、马力。 随堂演练 例1. 如图所示，李晶同学将放在课桌边的文具盒水平推至课桌中央，她针对此过程提出了如下的猜想。你认为合理的是（ ） A. 文具盒所受重力对它做了功 B. 文具盒所受支持力对它做了功 C. 文具盒所受的推力F 对它做了功 D. 在此过程中没有力对文具盒做功 变式练习1.如图所示的四个情景中，人对物体做功的是 第四章 功和能 一 选择题 1. 一辆汽车从静止出发，在平直公路上加速前进时，若发动机功率恒定，则正确的结论为：（ ） A. 加速度不变 B. 加速度随时间减小 C. 加速度与速度成正比 D. 速度与路径成正比 解：答案是B 。 简要提示：在平直公路上，汽车所受阻力恒定，设为F f 。发动机功率恒定，则P =F v ，其中F 为牵引力。由牛顿运动定律得a m F F =-f ，即：f F P/m -v a =。所以，汽车从静止开始加速，速度增加，加速度减小。 2. 下列叙述中正确的是： ( ) A. 物体的动量不变，动能也不变． B. 物体的动能不变，动量也不变． C. 物体的动量变化，动能也一定变化． D. 物体的动能变化，动量却不一定变化． 解：答案是A 。 3. 一颗卫星沿椭圆轨道绕地球旋转，若卫星在远地点A 和近地点B 的角动量与动能分别为L A 、E k A 和L B 、E k B ，则有：（ ） A. L B > L A ， E k B > E k A B. L B > L A ， E k B = E k A C. L B = L A ， E k B > E k A D. L B = L A ， E k B = E k A 解：答案是C 。 简要提示：由角动量守恒，得v B > v A ，故E k B > E k A 。 4. 对功的概念有以下几种说法： (1) 保守力作正功时，系统内相应的势能增加． (2) 质点运动经一闭合路径，保守力对质点作的功为零． (3) 作用力和反作用力大小相等、方向相反，所以两者所作功的代数和必为零． 在上述说法中： ( ) A. (1)、(2)是正确的； B. (2)、(3)是正确的； C. 只有(2)是正确的； D. 只有(3)是正确的． 地球 B A 选择题3图 高考物理力学知识点之功和能基础测试题附答案(3) 一、选择题 1．物体在拉力作用下向上运动，其中拉力做功10J ，克服阻力做功5J ，克服重力做功5J ，则 A ．物体重力势能减少5J B ．物体机械能增加5J C ．合力做功为20J D ．物体机械能减小5J 2．我国的传统文化和科技是中华民族的宝贵精神财富，四大发明促进了科学的发展和技术的进步，对现代仍具有重大影响，下列说法正确的是（ ） A ．春节有放鞭炮的习俗，鞭炮炸响的瞬间，动量守恒但能量不守恒 B ．火箭是我国的重大发明，现代火箭发射时，火箭对喷出气体的作用力大于气体对火箭的作用力 C ．装在炮弹中的火药燃烧爆炸时，化学能全部转化为弹片的动能 D ．指南针的发明促进了航海和航空，静止时指南针的N 极指向北方 3．如图，倾角为θ的光滑斜面与光滑的半径为R 的半圆形轨道相切于B 点，固定在水平面上，整个轨道处在竖直平面内。现将一质量为m 的小球自斜面上距底端高度为H 的某点 A 由静止释放，到达半圆最高点C 时，对C 点的压力为F ，改变H 的大小，仍将小球由静止释放，到达C 点时得到不同的F 值，将对应的F 与H 的值描绘在F H -图像中，如图所示。则由此可知（ ） A ．小球开始下滑的高度H 的最小值是2R B ．图线的斜率与小球质量无关 C ．a 点的坐标值是5R D ．b 点坐标的绝对值是5mg 4．一质量为m 的木块静止在光滑的水平面上，从0t =开始，将一个大小为F 的水平恒力作用在该木块上，作用时间为1t ，在10~t 内力F 的平均功率是（ ） A ．212F m t ? B ．2212F m t ? C ．21F m t ? D ．221F m t ? 5．如图所示，小明将质量为m 的足球以速度v 从地面上的A 点踢起，当足球到达B 点时离地面的高度为h ．不计空气阻力，取地面为零势能面，则足球在B 点时的机械能为（足球视为质点） A ．212 mv B ．mgh C ．2 12 mv +mgh D ． 2 12 mv －mgh 6．如图所示，质量为60kg 的某运动员在做俯卧撑运动，运动过程中可将她的身体视为一 初中科学备课组教师余老师班级学生 日期：上课时间: 主课题：功和能 教学目标： 1、能用功的公式进行简单计算 2、运用功率公式进行简单计算 3、理解机械效率并会简单计算 4、了解机械能守恒定律的含义 教学重难点： 1、功和功率的应用与计算 2、各种机械的机械效率 3、功率与机械效率的区别 4、机械能变化判断 教学内容 一、热身训练 1． 2010年5月，全国蹦床锦标赛在温州举行。比赛中，当运动员从蹦床上起跳后，在空中上升过程中( ) A．动能变大，重力势能变小 B．动能变小，重力势能变小 C．动能变大，重力势能变大 D．动能变小，重力势能变大 2．如图所示，是探究“动能的大小与什么因素有关？”实验的示意图。小球从a处滚下，在c处与小木块碰撞，并与小木块共同运动到d处停下。下面的一些判断正确的是( ) A．从a到b，小球的势能不变，动能增大 B．从b到c，小球的势能增大，动能增大 C．到达c处，小球的势能最小，动能最大 D．到达d处，小球的动能为零，小木块的动能最大 3．关于做功和功率的说法中正确的是( ) A．有力作用在物体上，力—定对物体做功 B．在光滑水平面上做匀速直线运动的物体，没有力做功 C．物体受到的作用力越大，力对物体做功就越多 D．力对物体做功越多，功率就越大 4．学习了功率的知识后，小科和几位同学准备做“比一比谁的功率大”的活动。以下是他们设计的三套方案，其中可行的是( ) ①控制爬楼的时间相同，测量出各自的体重、爬上楼的高度，算出功率进行比较。 ②控制爬楼的高度相同，测量出各自的体重、爬楼用的时间，算出功率进行比较。 ③测量出各自的体重、爬楼用的时间和爬楼的高度，算出功率进行比较。 A．只有① B．只有①② C．只有②③ D．①②③ 5． 2010年潍坊市学业水平体育测试立定跳远项目中，体重为500N的某同学从最高点到落地点的过程中，重心下降的最大距离为0.3m，用时0.5s，轨迹如图。则此过程重力做的功为________J，重力的功率为________W。 6．用一个定滑轮和一个动滑轮组成的滑轮组把重150 N的物体匀速提升1 m， 不计摩擦和绳重，滑轮组的机械效率为60%.则下列选项错误的是( ) A．拉力大小一定是125 N B．有用功一定是150 J C．总功一定是250 J D．动滑轮重一定是100 N 7.下列关于功率和机械效率说法中正确的是( ) A．机械效率越高，机械做功一定越快 B．做功越多的机械，机械效率一定越高 C．功率越大的机械做的功一定越多 D．做功越快的机械，功率一定越大 8.一个滑轮组改进后提高了机械效率，用它把同一物体匀速提升同样的高度，改进后比改进前相比( ) A．有用功减少，总功减少 B．有用功增加，总功增加 C．有用功不变，总功减少 D．机械效率提高了，功率也变大了 一、不定项选择题（每小题至少有一个选项） 1．下列关于运动物体所受合外力做功和动能变化的关系,下列说法中正确的是（） A．如果物体所受合外力为零，则合外力对物体所的功一定为零； B．如果合外力对物体所做的功为零，则合外力一定为零； C．物体在合外力作用下做变速运动，动能一定发生变化； D．物体的动能不变，所受合力一定为零。 2．下列说法正确的是（） A．某过程中外力的总功等于各力做功的代数之和； B．外力对物体做的总功等于物体动能的变化； C．在物体动能不变的过程中，动能定理不适用； D．动能定理只适用于物体受恒力作用而做加速运动的过程。 3．在光滑的地板上，用水平拉力分别使两个物体由静止获得相同的动能，那么可以肯定（） A．水平拉力相等 B．两物块质量相等 C．两物块速度变化相等D．水平拉力对两物块做功相等 4．质点在恒力作用下从静止开始做直线运动，则此质点任一时刻的动能（） A．与它通过的位移s成正比 B．与它通过的位移s的平方成正比 C．与它运动的时间t成正比 D．与它运动的时间的平方成正比 5．一子弹以水平速度v射入一树干中，射入深度为s，设子弹在树中运动所受的摩擦阻力是恒定的，那么子弹以v/2的速度射入此树干中，射入深度为（） /s D．s/4 A．s B．s/2 C．2 6．两个物体A、B的质量之比m A∶m B=2∶1，二者动能相同，它们和水平桌面的动摩擦因数相同，则二者在桌面上滑行到停止所经过的距离之比为（） A．s A∶s B=2∶1 B．s A∶s B=1∶2 C．s A∶s B=4∶1 D．s A∶s B=1∶4 7．质量为m的金属块，当初速度为v0时，在水平桌面上滑行的最大距离为L，如果将金属块的质量增加到2m，初速度增大到2v0，在同一水平面上该金属块最多能滑行的距离为（） A．L B．2L C．4L D．0.5L 8．一个人站在阳台上，从阳台边缘以相同的速率v0，分别把三个质量相同的球竖直上抛、竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力，则比较三球落地时的动能（） A．上抛球最大 B．下抛球最大 C．平抛球最大D．三球一样大9．在离地面高为h处竖直上抛一质量为m的物块，抛出时的速度为v0，当它落到地面时速度为v，用g表示重力加速度，则此过程中物块克服空气阻力所做的功等 高考物理力学知识点之功和能经典测试题及答案解析(4) 一、选择题 1．恒力F作用于原来静止的物体上，使其分别沿粗糙水平面和光滑水平面移动一段相同距离s，则水平恒力F做的功和功率W1、P l和W2、P2相比较，正确的是( ) A．W l>W2，P1>P2B．W l=W2，P I B ．刚抛出时加速度最大，大小为g + kv m C ．皮球上升所用时间比下降所用时间长 D ．皮球落回地面时速度大于v 0 5．从空中某一高度同时以大小相等的速度竖直上抛和水平抛出两个质量均为m 的小球，忽略空气阻力．在小球从抛出到落至水平地面的过程中 A ．动能变化量不同，动量变化量相同 B ．动能变化量和动量变化量均相同 C ．动能变化量相同,动量变化量不同 D ．动能变化量和动量变化量均不同 6．一质量为m 的木块静止在光滑的水平面上，从0t =开始，将一个大小为F 的水平恒力作用在该木块上，作用时间为1t ，在10~t 内力F 的平均功率是（ ） A ．212F m t ? B ．2212F m t ? C ．21F m t ? D ．221F m t ? 7．如图所示，人站在电动扶梯的水平台阶上，假定人与扶梯一起沿斜面加速上升，在这个过程中，人脚所受的静摩擦力( ) A ．等于零，对人不做功 B ．水平向左，对人做负功 C ．水平向右，对人做正功 D ．沿斜面向上，对人做正功 8．下述实例中，机械能守恒的是（ ） A ．物体做平抛运动 B ．物体沿固定斜面匀速下滑 C ．物体在竖直面内做匀速圆周运动 D ．物体从高处以0.9g (g 为重力加速度的大小)的加速度竖直下落 9．如图所示，一质量为1kg 的木块静止在光滑水平面上，在t =0时，用一大小为F =2N 、方向与水平面成θ=30°的斜向右上方的力作用在该木块上，则在t =3s 时力F 的功率为 A ．5 W B ．6 W C ．9 W D ．3 10．从空中以40m/s 的初速度水平抛出一重为10N 的物体．物体在空中运动3s 落地，不计空气阻力，取g=10m/s 2，则物体落地前瞬间，重力的瞬时功率为（ ） A ．300W B ．400W C ．500W D ．700W 厦门大学附属科技中学2013届 物理一轮复习单元过关检测（五）：功和能 (时间：45分钟满分：100分) 一、选择题(本大题共7个小题，每小题7分，共49分，每小题只有一个选项正确， 请将正确选项前的字母填在题后的括号内) 1．(2011年江苏单科)如图所示，演员正在进行杂技表演．由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于( ) A．0.3 J B．3 J C．30 J D．300 J 解析：一只鸡蛋重约为1 N，人的身高一般为1.6 m，则鸡蛋被抛出的高度约为0.6 m，则鸡蛋获得的最大机械能约为E＝mgh＝1×0.6＝0.6 J，故人对鸡蛋做的功约为 0.6 J，最接近0.3 J，故A正确，其他选项错误． 答案：A 2．如图所示，把小车放在光滑的水平桌面上，用轻绳跨过定滑 轮使之与盛有砂子的小桶相连，已知小车的质量为M，小桶与 砂子的总质量为m，把小车从静止状态释放后，在小桶下落竖 直高度h的过程中，若需考虑滑轮及空气的阻力，小车未与滑轮相撞，下列说法中正确的是( ) A．小车获得的动能为mgh B．小车获得的动能小于Mmgh/(M＋m) C．小桶与砂子的机械能减少Mmgh/(M＋m) D．小车的机械能增加mgh 解析：整体除动能和势能转化外，还有机械能转化为内能，所以机械能不守恒，小桶和砂子的重力势能mgh转化为整体的动能和内能，所以小车获得的动能(或机械能增加)小于Mmgh/(M＋m)，选项A、D错，B错；小桶的机械能减少量大于小车获得的动能，选项C错误． 答案：B 3．质量为10 kg的物体，在变力F作用下沿x轴做直线运动， 力随坐标x的变化情况如图所示．物体在x＝0处，速度为 1 m/s，一切摩擦不计，则物体运动到x＝16 m处时，速度 大小为( ) A．2 2 m/s B．3 m/s C．4 m/s D.17 m/s 专题四：功和能 【知识梳理】 一、功 1、功的定义： 一个物体受到力的作用，如果在力的方向上发生一段位移，我们就说这个力对物体做了功。 功是能量改变的量度。 2、公式：αcos FS W = 功的正负：功是标量但有正负，当090≤ 能的变化． (4)等值法求功．当求某个力的功比较困难(一般是变力)，且该力做功与某一力做功相同(一般是恒力)，可以用等值替代来求． 例1、某物体同时受到三个力作用而做匀减速直线运动，其中 F 1 与加速度 a 的方向相同，F 2 与速度 v 的方向相同，F 3 与 速度 v 的方向相反，则 A ．F 1对物体做正功 B ．F 2对物体做正功 C ．F 3对物体做正功 D ．合外力对物体做负功 【解析】因物体做匀减速运动，a 的方向与 v 的方向相反，故F 1对物体做负功，A 错；F 2与速度 v 方向相同，做正功，B 正确；F 3 与 v 方向相反，做负功，C 错误；做匀减速直线运动时，合外力的方向与运动方向相反，做负功，故 D 正确． 例2、如图8－3所示，用恒力F 通过光滑的定滑轮，将静止于水平面上的物体从位置A 拉到位置B ，物体可视为质点，定滑轮距水平面高为h ，物体在位置A 、B 时，细绳与水平面的夹角分别为α和β，求绳的拉力F 对物体做的功． 【解析】从题设的条件看，作用于物体上的绳的拉力T ，大小与外力F 相等，但物体从A 运动至B 的过程中，拉力T 的方向与水平面的夹角由α变为β，显然拉力T 为变力．此时恒力功定义式W=F ·S·cos α就不适用了．如何化求变力功转而求恒力功就成为解题的关键．由于绳拉物体的变力T 对物体所做的功与恒力F 拉绳做的功相等，根据力对空间积累效应的等效替代便可求出绳的拉力对物体做的功． 解：设物体在位置A 时，滑轮左侧绳长为l 1，当物体被绳拉至位置B 时，绳长变为l 2，因此物体由A 到B ，绳长的变化量 又因T=F ，则绳的拉力T 对物体做的功 例3、质量为m 的物体放在光滑的水平面上，绳经滑轮与水平方向成α角，大小为F 的力作用下，如图所示，求使物体前进位移为S 的过程中对物体做的功。（力F 的方向保持不变）。 【解析】本题要求物体前进S 的过程中力对物体做的功实际有两个力，一个是拉力F ，另一个是水平绳的拉力大小也为F ，应当分别求各力的功，再求代数和。 解：水平绳上拉力F 对物体做功 W 1=FS 斜向上拉力F 对物体做功为W FS 2=cos α 所以对物体做的总功为W FS FS FS =+=+cos (cos )αα1 2021届高三物理一轮复习力学功和能功的概念和计算专题练习 一、填空题 1．起重机把质量为1000 kg 的货物从静止开始以1m/s 的加速度匀加速提升2 m 的过程中，起重机对物体做功_________J ，物体克服重力做功_________J 。 2．重10N 的物体由静止开始从空中某处下落，若空气阻力为物体重力的0.1倍，到物体下落2s 时，阻力做功______J ；在2s 内，重力做功的平均功率是______W. 3．关于正功和负功的基本知识： （1）当π2 a 时，W ______0，即当力F 的方向跟位移方向垂直时，力F 对物体________. （2）当02a π ≤<时，W _____0，即当力F 的方向跟位移方向的夹角为锐角时，力F 对物体_____. （3）当2a π π<≤时，W ____0，即当力F 的方向跟位移方向的夹角为钝角时，力F 对物体_____. 4．一个放在水平面上的物体质量为2.0kg ，在沿水平方向的拉力作用下运动，其运动速度随时间变化的图象如图所示. 已知地面与物体之间的动摩擦因数为0.2，(g 取10m ／s 2)则在0～4.0s 的时间内，拉力对物体所做的功为__________焦; 在第4s 末拉力对 物体做功的瞬时功率为____________瓦 5．在电梯加速上升的过程中，站在电梯里的人所受支持力做________功（填“正”或“负”）；重力做________功（填“正”或“负”）． 6．如图所示，轻弹簧的一端固定在倾角为α的光滑斜面的底端E ，另一端与质量为m 的物体C 相连，O 点是弹簧为原长时物体C 的位置，而A 点为物体C 的平衡位置，此时弹簧被压缩的长度为x 0．如果在一外力作用下，物体由点A 沿斜面向上缓慢移动了2x 0距离而到达B 点，则在此过程中该外力所做功为_____． 高考物理力学知识点之功和能基础测试题附答案(6) 一、选择题 1．如图所示，一个内侧光滑、半径为R的四分之三圆弧竖直固定放置，A为最高点，一小球（可视为质点）与A点水平等高，当小球以某一初速度竖直向下抛出，刚好从B点内侧进入圆弧并恰好能过A点。重力加速度为g，空气阻力不计，则（） A．小球刚进入圆弧时，不受弹力作用 B．小球竖直向下抛出的初速度大小为gR C．小球在最低点所受弹力的大小等于重力的5倍 D．小球不会飞出圆弧外 2．如图，光滑圆轨道固定在竖直面内，一质量为m的小球沿轨道做完整的圆周运动．已知小球在最低点时对轨道的压力大小为N1，在高点时对轨道的压力大小为N2.重力加速度大小为g，则N1–N2的值为 A．3mg B．4mg C．5mg D．6mg 3．一质量为m的木块静止在光滑的水平面上，从0 t=开始，将一个大小为F的水平恒力作用在该木块上，作用时间为1t，在1 0~t内力F的平均功率是（） A． 2 1 2 F m t?B． 2 2 1 2 F m t?C． 2 1 F m t?D． 2 2 1 F m t? 4．把一物体竖直向上抛出去，该物体上升的最大高度为h，若物体的质量为m，所受空气阻力大小恒为f，重力加速度为g．则在从物体抛出到落回抛出点的全过程中，下列说法正确的是：（） A．重力做的功为m g h B．重力做的功为2m g h C．空气阻力做的功为零D．空气阻力做的功为-2fh 5．如图所示，用同种材料制成的一个轨道ABC，AB段为四分之一圆弧，半径为R，水平放置的BC段长为R。一个物块质量为m，与轨道的动摩擦因数为μ，它由轨道顶端A从静止开始下滑，恰好运动到C端停止，物块在AB段克服摩擦力做功为（） 高考物理力学知识点之功和能经典测试题附答案(5) 一、选择题 1．汽车在平直公路上以速度v0匀速行驶，发动机功率为P．快进入闹市区时，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．图四个图象中，哪个图象正确表示了从司机减小油门开始，汽车的速度与时间的关系（） A．B． C．D． 2．如图，倾角为θ的光滑斜面与光滑的半径为R的半圆形轨道相切于B点，固定在水平面上，整个轨道处在竖直平面内。现将一质量为m的小球自斜面上距底端高度为H的某点A由静止释放，到达半圆最高点C时，对C点的压力为F，改变H的大小，仍将小球由 -图像中，如静止释放，到达C点时得到不同的F值，将对应的F与H的值描绘在F H 图所示。则由此可知（） A．小球开始下滑的高度H的最小值是2R B．图线的斜率与小球质量无关 C．a点的坐标值是5R D．b点坐标的绝对值是5mg 3．如图所示，长为l的轻杆一端固定一质量为m的小球，另一端有固定转轴O，杆可在竖 直平面内绕轴O无摩擦转动．已知小球通过最低点Q时，速度大小为，则小球的运动情况为（） A．小球不可能到达圆周轨道的最高点P B．小球能到达圆周轨道的最高点P，但在P点不受轻杆对它的作用力 C．小球能到达圆周轨道的最高点P，且在P点受到轻杆对它向上的弹力 D．小球能到达圆周轨道的最高点P，且在P点受到轻杆对它向下的弹力 4．从空中某一高度同时以大小相等的速度竖直上抛和水平抛出两个质量均为m 的小球，忽略空气阻力．在小球从抛出到落至水平地面的过程中 A ．动能变化量不同，动量变化量相同 B ．动能变化量和动量变化量均相同 C ．动能变化量相同,动量变化量不同 D ．动能变化量和动量变化量均不同 5．2019年2月16日，世界游泳锦标赛跳水项目选拔赛（第一站）在京举行，重庆选手施延懋在女子3米跳板决赛中，以386.60分的成绩获得第一名，当运动员压板使跳板弯曲到最低点时，如图所示，下列说法正确的是（ ） A ．跳板发生形变是因为运动员的重力大于板对她支持力 B ．弯曲的跳板受到的压力，是跳板发生形变而产生的 C ．在最低点时运动员处于超重状态 D ．跳板由最低点向上恢复的过程中，运动员的机械能守恒 6．下述实例中，机械能守恒的是（ ） A ．物体做平抛运动 B ．物体沿固定斜面匀速下滑 C ．物体在竖直面内做匀速圆周运动 D ．物体从高处以0.9g (g 为重力加速度的大小)的加速度竖直下落 7．如图所示，用同种材料制成的一个轨道ABC ，AB 段为四分之一圆弧，半径为R ，水平放置的BC 段长为R 。一个物块质量为m ，与轨道的动摩擦因数为μ，它由轨道顶端A 从静止开始下滑，恰好运动到C 端停止，物块在AB 段克服摩擦力做功为（ ） A ．mgR μ B ．mgR C ．12 mgR πμ D ．()1-mgR μ 8．将一个皮球从地面以初速度v 0竖直向上抛出，皮球运动时受到空气阻力的大小与速度的大小成正比，即f =kv ，重力加速度为g ，下列说法中正确的是（ ） A ．从抛出到落四地面的过程中，最高点加速度最大，大小为g B ．刚抛出时加速度最大，大小为g + kv m C ．皮球上升所用时间比下降所用时间长 功和功率练习题 1．把30kg的木箱沿着高O.5m、长2m的光滑斜面由底部慢慢推到顶端，在这个过程中此人对木箱所做的功为J，斜面对木箱的支持力做的功为J。 2．一台拖拉机的输出功率是40kW，其速度值是10m／s，则牵引力的值为N。在10s 内它所做的功为J。 3．一个小球A从距地面1.2米高度下落，假设它与地面无损失碰撞一次后反弹的的高度是原来的四分之一。小球从开始下落到停止运动所经历的总路程是________m。 4.质量为4 ×103kg的汽车在平直公路上以12m／s速度匀速行驶，汽车所受空气和路面对它的 阻力是车重的O.1倍，此时汽车发动机的输出功率是__________W。如保持发动机输出功率不变，阻力大小不变，汽车在每行驶100m升高2m的斜坡上匀速行驶的速度是__________m/ s。 5.用铁锤把小铁钉钉敲入木板。假设木板对铁钉的阻力与铁钉进入木板的深度成正比。已知第一 次将铁钉敲入木板1cm，如果铁锤第二次敲铁钉的速度变化与第一次完全相同，则第二次铁钉进入木板的深度是__________cm。 6.质量为1Og的子弹以400m／s的速度水平射入树干中，射入深度为1Ocm，树干对子弹的平均 阻力为____ N。若同样质量的子弹，以200m／s的速度水平射入同一树干，则射入的深度为___________cm。（设平均阻力恒定） 7. 人体心脏的功能是为人体血液循环提供能量。正常人在静息状态下，心脏搏动一次，能以1.6 ×105Pa的平均压强将70ml的血液压出心脏，送往人体各部位。若每分钟人体血液循环量约为6000ml，则此时，心脏的平均功率为____________W。当人运动时，心脏的平均功率比静息状态增加20%，若此时心脏每博输出的血量变为80ml，而输出压强维持不变，则心脏每分钟搏动次数为____________。 8. 我国已兴建了一座抽水蓄能水电站，它可调剂电力供应．深 夜时，用过剩的电能通过水泵把下蓄水池的水抽到高处的上蓄水 池内；白天则通过闸门放水发电，以补充电能不足，如图8—23 所示．若上蓄水池长为150 m，宽为30 m，从深液11时至清晨4 时抽水，使上蓄水池水面增高20 m，而抽水过程中上升的高度 始终保持为400 m．不计抽水过程中其他能量损失，则抽水机的 功率是____________W。g=10 N／kg) 9. 一溜溜球，轮半径为R，轴半径为r,线为细线，小灵玩溜溜球时，如图所示，使球在水平桌面 上滚动，用拉力F使球匀速滚动的距离s,则（甲）(乙)两种不同方式各做功分别是_____________J和__________________J 2021届高三物理一轮复习力学功和能功率及其计算专题练习 一、填空题 1．将一质量为m 的物体由高处自由释放，物体经时间t 着地，则在整个运动过程中重力做功的平均功率P 为________，t 时刻重力做功的瞬时功率P 为________， 2．人的心脏每跳一次大约输送53810m -?的血液，正常血压的平均值为4510Pa ?，心脏每分钟跳70次，据此估计心脏工作的平均功率为__________W， 3．一石块在空中由静止释放开始计时，不计空气阻力，则石子在第1s 内与第2s 内重力做功之比为________，重力平均功率之比为_______ 4．图所示，在河岸上用细绳拉船，使小船靠岸，拉绳的张力为F 拉绳的速度为v ，当拉船头的细绳与水平面的夹角为θ时，船的速度大小为______________，绳子张力的功率为___________， 5．设在平直公路上以一般速度行驶的自行车，所受阻力约为车和人重力的0.02倍，则骑车人的功率最接近于_______， 6．某品牌电动自行车的主要技术数据如右表所示。当该电动自行车在额定状态下以v =20km/h 的速度行驶时，电动机的输入功率为________W ；若不计电动自行车自身机械损耗，则此时自行车受到的牵引力约为_________N 。 7．电动机通过一绳子吊起质量为8kg 的物体，绳的拉力不能超过120N ，电动机的功率不能超过1200W ，要将此物体由静止起用最快的方式吊高90m(已知此物体在被吊高90m 时已达到最大速度并匀速上升)，则最大速度的大小为_________；所需时间为___________．(g =10m/s 2) 8．一台抽水机每秒能把30kg 的水抽到10m 高的水塔上，如果不计额外功的损失，重力加速度g=10m/s 2，则这台抽水机输出的功率是 ___________W;如果保持这一输出功率，半小时内做功为___________J， 9．水平恒力F 作用在一个物体上，使该物体沿光滑水平面在力的方向上移动距离l ，恒力F 做的功为W 1，功率为P 1；再用同样的水平力F 作用在该物体上，使该物体在粗糙的水平面上在力的方向上移动距离l ，恒九年级物理功和能专题含答案
2020中考在线 初中物理总复习中等生专题讲练35 功和能基本计算
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