高中物理 第十五周 机械能守恒定律培优周周练（无答案）新人教版必修2（通用）

机械能守恒定律 知识要点1.功：描述力对物体的空间（位移）累积。（1）定义式：，其中是力的方向与位移方向间的夹角，本质是指力在力的方向上的位移。上式只能计算恒力做功，若是变力做功，可用动能定理、W=Pt、F-S图像面积、功能关系等方法计算。功是标量，其单位是焦耳（）。（2）正功与负功：功的正负由力的方向与位移方向间的夹角决定。若力对物体做负功，也可以说成物体克服该力做了正功（取绝对值）。 （3）总功：若物体受到多个力的作用，则这些力对物体做的总功可用以下两个方法计算：先分别求出每个力的功，再求这些功的代数和，即为总功。先求出这些力的合力，再求合力的功，即为总功。2.功率：描述力做功的快慢。（1）定义：单位时间内做的功，功率的单位是瓦特（W）。（2）平均功率：； ，指的是平均速度。（3）瞬时功率：，如果和同向，则。本质是指力方向上的速度或者速度方向上的力。3.动能：物体由于运动而具有的能量。（1）表达式：，其中是某时刻的瞬时速度大小。（2）由于速度具有相对性，所以动能也有相对性，一般取地面为参考系。（3）矢标性：动能是标量，且没有负值。4.动能定理：外力对物体做的总功等于物体动能的增量。研究对象一般是单个物体。（1）表达式：，式中的位移和速度必须是相对同一个参考系的，一般以地面为参考系。（2）应用动能定理解题的一般步骤：确定研究对象及其运动过程。对研究对象进行受力分析，并计算各个力的功，然后求总功或先求合力再求总功。确定研究对象始末两个状态的动能。列出方程并求解。5.重力的功与重力势能（弹力功与势能与此类似）（1）重力的功：经证明，重力对物体做功的计算式为WG=mgh=mgh1-mgh2，高度差h只与它的起点和终点的位置有关，与参考面的选取无关，因此重力做功与参考面的选取无关。（2）重力势能：物体越重，放得越高，具有的重力势能就越大，EP=mgh，高度h具有相对性，选择不同的参考平面其高度是不同的，因此重力势能的大小和参考平面的选取有关。（3）重力做功与重力势能的关系：若重力做正功，则重力势能减少，若重力做负功，则重力势能增加。因此重力做的功等于重力势能的减少量，WG=mgh=mgh1-mgh2=-EP=EP1-EP2（要理解好为什么是初减末）。（4）特点：重力势能是物体和地球组成的系统所共有的。在参考平面上方，重力势能为正值；在参考平面下方，重力势能为负值。因此通过比较重力势能的正负可知重力势能的大小。6. 机械能守恒定律，研究对象一般是由两个或者两个以上的物体组成的系统。（1）内容：只有重力或弹簧弹力做功的物体系统内，动能和势能可以相互转化，而机械能的总量保持不变。（2）适用对象：两个或两个以上物体组成的系统。即便对单个物体应用机械能守恒定律，严格地讲是指“物体与地球组成的系统机械能守恒”，但习惯简化为“物体的机械能守恒”。（3）条件：系统无外力做功，而内力中只有重力或弹力做功。（4）表达式：（5）应用机械能守恒定律解题的基本步骤：确定研究对象及其运动过程。判断所研究的过程中系统是否满足机械能守恒的条件。分析所研究的过程中，系统内各物体的动能和势能分别是怎么变化的。列出机械能守恒定律方程并求解。（6）功能原理：机械能守恒定律的条件是系统无外力做功，而内力中只有重力或弹力做功。若不满足条件，那么机械能将会发生变化，此时，系统的外力的功与内力中除重力和弹力之外的其它力的功的总和等于系统机械能的增量，即7.功和能的关系：功是能量转化的量度，即做了多少功就会有多少能量发生转化，即，不同的力做功会导致不同的能量发生转化，其对应关系如下。 8.摩擦力做功的特点:（1）无论是静摩擦还是滑动摩擦，单个摩擦力对物体可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。（2）一对滑动摩擦力做功的特点：一对滑动摩擦力做的总功为负，其值等于滑动摩擦力大小与两个物体相对运动路径长度的乘积，即Wf总=-fs相对。一对滑动摩擦力做功的过程就是机械能向内能转化的过程。（3）一对静摩擦力做功的特点：一对静摩擦力做的总功为零。一对静摩擦力做功的过程中，并没有机械能向内能转化。9.能量守恒:能量在转化和转移的过程中，其总量是保持不变的，称为能量守恒定律。机械能守恒定律测评卷hoAhoBhoDEhoCE1.从高处自由下落的物体，它的重力势能Ep和机械能E随下落高度h的变化图线如图所示，正确的是( )2. 行驶中汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰；降落伞在空中匀速下降.上述不同现象所包含的相同的物理过程是（ ）物体克服阻力做功 物体的动能转化为其他形式的能量物体的势能转化为其他形式的能量 物体的机械能转化为其他形式的能量A B C D3在下面列举的各个实例中，哪些情况机械能是守恒的？( ) A汽车在水平面上匀速运动 B抛出的手榴弹或标枪在空中的运动(不计空气阻力) C拉着物体沿光滑斜面匀速上升 D如图所示，在光滑水平面上运动的小球碰到一个弹簧，把弹簧压缩后，又被弹回来4.在交通运输中，常用“客运效率” 来反映交通工具的某项效能，“客运效率”表示消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积，即客运效率.一个人骑电动自行车，消耗1MJ（J）的能量可行驶30km；一辆载有4个人的普通轿车，消耗320MJ的能量可行驶100km，则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是( )A. 61B.125C.241D.481oAB2mm5. 如图，长度相同的三根轻杆构成一个正三角形支架，在A处固定质量为2m的小球；B处固定质量为m的小球，支架悬挂在O点，可绕过O点与支架所在平面相垂直的固定轴转动.开始时OB与地面相垂直，放手后开始运动.在无任何阻力的情况下，下列说法中正确的是（ ）A球到达最低点时速度为零A球机械能减小量等于B球机械能增加量B球向左摆动所能达到的最高位置应高于A球开始运动的高度当支架从左向右回摆时，A球一定能回到起始高度 A. B. C. D. 6质量相等的均质柔软细绳A、B平放于水平地面，绳A较长。分别捏住两绳中点缓慢提起，直到全部离开地面，两绳中点被提升的高度分别为hA、hB，上述过程中克服重力做功分别为WA、WB。若（）（A）hAhB，则一定有WAWB（B）hAhB，则可能有WAWB （C）hAhB，则可能有WAWB（D）hAhB，则一定有WAWB7. 如图甲所示，静止在水平地面的物块A，收到水平向右的拉力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fm与滑动摩擦力大小相等，则（ ）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8如图，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上半径为R有光滑圆柱，A的质量为B的两倍。当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放，B上升的最大高度是（）（A）2R（B）5R/3（C）4R/3（D）2R/39.某地强风的风速约为，设空气密度为1.3Kg/m3，如果把通过横截面积为S20m2的风的动能全部转化为电能，则利用上述已知量计算电功率的公式应为P，大约为W（取一位有效数字）O A B C D 0 7.8 17.6 31.4 49.0 (mm) 10“验证机械能守恒定律”的实验采用重物自由下落的方法.h0h0ABh0h0CD5-8-9（1）用公式mv2/2=mgh时，对纸带上起点的要求是 ，为此目的，所选择的纸带一、二两点间距应接近 .（2）若实验中所用的重锤质量M = 1kg，打点纸带如图5-8-8所示，打点时间间隔为0.02s，则记录B点时，重锤的速度vB = ，重锤动能EKB = .从开始下落起至B点，重锤的重力势能减少量是 ，因此可得结论是 .（3）根据纸带算出相关各点速度V，量出下落距离h，则以为纵轴，以h为横轴画出的图线应是图5-8-9中的 .11如图所示，一质量为m的物体以某一速度冲上一个倾角为30 的斜面，其运动的加速度为。这个物体在斜面上上升的最大高度为h，求在这个过程中：(1)物体的重力势能变化了多少？(2)物体的动能变化了多少？(3)物体的机械能变化了多少？(4)滑动摩擦力为多大？物体克服滑动摩擦力做了多少功？12.用锤击钉，设木板对钉子的阻力跟钉子进入木板的深度成正比，每次击钉时对钉子做的功相同，已知击第一次时，钉子进入板内1cm，则击第二次时，钉子进入木板的深度为多少？13.质量为M的列车正沿平直轨道匀速行驶，忽然尾部有一节质量为m的车厢脱钩，待司机发现并关闭油门时，前部车厢已驶过的距离为L。已知列车所受的阻力跟质量成正比（设比例系数为k），列车启动后牵引力不变。问前后两车都停下后相距多远。v0R14.如图所示，沿地球表面与竖直方向成角的方向，发射一质量为m的导弹。其初速度，M为地球的质量，R为地球半径，忽略空气阻力和地球自转的影响。求导弹上升的最大高度。15.长为l的细线一端系住一质量为m的小球，另一端固定在A点，AB是过A的竖直线。E为AB上一点，且AE=l/2。过E作水平线EF，在EF上钉一铁钉D，如图所示，线能承受的最大拉力是9mg。现将系小球的悬线拉至水平，然后由静止释放。若小球能绕钉子在竖直平面内做圆周运动，求钉子的位置在水平线上的取值范围。不计线与钉子碰撞时的能量损失。AEBFDmx16.摩天大楼中一部直通高层的客运电梯.行程超过百米。电梯的简化模型如 I所示。考虑安全、舒适、省时等因索，电梯的加速度a随时间t变化的。已知电梯在t=0时由静止开始上升，a一t图像如图2所示。电梯总质最m=2.0103kg。忽略一切阻力，重力加速度g取10m/s2。（1）求电梯在上升过程中受到的最大拉力F1和最小拉力F2；（2）类比是一种常用的研究方法。对于直线运动，教科书中讲解了由v-t图像求位移的方法。请你借鉴此方法，对比加速度和速度的定义，根据图2所示a-t图像，求电梯在第1s内的速度改变量v1和第2s末的速率v2；（3）求电梯以最大速率上升时，拉力做功的功率P；再求在011s时间内，拉力和重力对电梯所做的总功W。图1电梯拉力a/ms-1 1.0 0 -1.0 1 2 10 11 30 31 30 41 图2t/s 32 17.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l/4，轻杆与槽间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）为这使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度vm（3）讨论在装置安全工作时，该小车弹回速度v与撞击速度v的关系mvl轻杆18. 一氢气燃料汽车，质量为2103kg，发动机额定功率为80kW,在平直公路上所受阻力为车重的0.1倍。若汽车从静止开始先做匀加速运动，加速度大小为1m/s2，达到额定输出功率后保持不变，又加速行驶了800m达到最大速度，之后匀速行驶，取g=10m/s2.求？（1） 当速度为5m/s时，汽车牵引力的瞬时功率；（2） 当汽车速度为32m/s时的加速度大小；