2017_2018学年高中物理第四章机械能和能源第七节功率检测粤教版必修2

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高中物理第四章机械能和能源第7节功率教案1粤教版必修2

高中物理第四章机械能和能源第7节功率教案1粤教版必修2一．什么是功率1.功率是做功的快慢；或单位时间内完成的功的多少。

2.定义：用物体所做的功W 与完成这些功所用的时间t 的比值叫功率。

3.单位：瓦特（W ），千瓦（kW ） 1W ＝1J/S1kW = 1000W 1马力＝735W （1马力即空调的1匹）『体验』1w 大小：就相当于你在1s 的时间内从桌上端起一杯水送到嘴边的过程4.功率是标量。

接下来着重说明，功率的大小与单位时间内力所做的功为等值。

至此，将功率的定义式与速度v 的定义式作类比，使学生理解，虽然研究的是不同性质的问题，但是研究方法是相同的(同时也为后面讲瞬时功率做了些准备)。

然后提出问题，与学生一起讨论功率的物理意义。

上一节讲了功的概念、功的公式之后，经过分析和讨论，对功的物理意义已有所了解。

在学生说出做功过程是能量转化过程之后，立即启发：那么做功快慢恰能表明能量转化的快慢吗？因此，应该将功率理解为是描述做功过程中能量转化快慢的物理量。

『提问』（1）功率70W 表示什么意思？（2）练习2.功率70W 和450W 功率哪个大？做功哪个快？为什么？二.额定功率与实际功率1.额定功率：机械允许长时间正常工作时的最大功率 ppt 一些常见机械的功率：2.实际功率：机械实际工作时的功率3.实际功率可以大于、等于、小于额定功率。

（引：在实际中，人们既希望干活快，又不烧机，就在额定功率下工作。

）『体验』人的额定功率70w ；马的额定功率450w;大客车的额定功率100kw『拓展和实践』做一次“引体向上”（使你的身体升高一个手臂的高度），粗测这个过程中你所消耗的能量和做功的功率。

学生讨论，提出实验方案，并能解释理由。

让学生感受物理知识存在我们周围，并能解决实际问题，而且很多体育项目的评价标准都是从物理规律得来的。

三．平均功率与瞬时率1.p=w/t,P 代表该力在时间t 内做功的平均功率。

2.①式中Ｆ为对物体做功的力，若为发动机，则Ｆ指牵引力。

高一物理第四章第七节功率粤教版必修2

m/s＝20 m/s.
(2)汽车以恒定加速度启动后 F′－f＝ma
所以 F′＝f＋ma＝(4 000＋2 000×2) N＝8 000 N.
匀加速运动可达到的最大速度为
vmax′＝FP′＝
80× 103 8 000
m/s＝10 m/s.
所以匀加速运动的时间 t＝vmaax′＝120 s＝5 s.
[答案] (1)20 m/s (2)5 s
[解析] 设物体从抛出到落地的竖直位移为 h
则
3s
内重力的平均功率
P
＝W＝m gh， tt
又因为 h＝1gt2 2
由以上两式可解得 P ＝1mg2t＝150 W. 2
设物体在 3 s 末的瞬时速度为 v3
则重力在 3 s 末的瞬时功率 P＝mgv3cos α＝mgv3y
又因为 v3y＝gt，所以 P＝mg2t＝300 W.
第四章机械能和能源
第七节功率
第四章机械能和能源
[学习目标] 1.理解功率的概念，能运用功率的公式进行有关计算． 2.理解额定功率和实际功率的概念，了解平均功率和瞬时功率的含义． 3.根据功率的定义导出公式P＝ Fv ，能用于分析、计算和解释现象，如分析汽车功率一定时，牵引力与速度的关系等．
得
a＝F′m－
f＝3×
103－ 2× 2× 103
103
m/s2＝ 0.5
m/s2.
方法技巧——应用公式 P＝Fv 的解题技巧对公式“P＝Fv”的使用，有着一定的技巧和要点： (1)应用公式“P＝Fv”解题时首先应明确它的适用范围：F 与 v 方向相同．
(2)当 F 与 v 方向不同时，若 F 的方向与 v 的方向的夹角为 θ，

高中物理第四章机械能和能源第七节功率练习粤教版必修2-粤教版高一必修2物理试题

第七节功率[A 级抓根底]1．(多项选择)关于功率，如下说法正确的答案是() A ．力对物体做功越多，功率越大 B ．功率是描述力对物体做功快慢的物理量C ．根据P ＝Fv ，汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比D ．力对物体做功时间越长，功率越小解析：功率与做功多少和时间都有关系，时间不确定，功率大小不能确定，故A 、D 错误；功率是描述物体做功快慢的物理量，故B 正确；由P ＝Fv 知F ＝P v，故汽车发动机功率一定时，牵引力与速度成反比，选项C 正确．答案：BC2．用水平力使重G 的物体沿水平地面以速度v 做匀速直线运动，物体与地面间的动摩擦因数为μ，如此水平力对物体做功的功率是()A ．μGB ．μGv C.GμD ．不知力的大小无法计算解析：F ＝F f ＝μG ，故P ＝Fv ＝μGv ，选项B 正确．答案：B3．一辆汽车从静止出发，在平直的公路上加速前进，如果发动机的牵引力保持恒定，汽车所受阻力保持不变，在此过程中()A ．汽车做变加速直线运动B ．汽车的位移与时间成正比C ．汽车发动机的功率保持恒定D ．汽车的速度与时间成正比解析：发动机的牵引力保持恒定，汽车所受阻力保持不变，由牛顿第二定律可知，该汽车做初速度为零的匀加速直线运动，故A 错误，D 正确；由x ＝12at 2可知，位移与时间的平方成正比，故B 错误；根据P ＝Fv ＝Fat ，可知F 、a 不变，汽车发动机的功率与时间成正比，故C 错误．答案：D4．某人用同一水平力F 先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进l 距离，第二次使此物体沿粗糙水平面也前进l 距离，假设先后两次拉力做的功为W 1和W 2，拉力做功的功率是P1和P2，如此()A．W1＝W2，P1＝P2B．W1＝W2，P1>P2C．W1>W2，P1>P2D．W1>W2，P1＝P2解析：由于拉力一样且通过一样的位移，根据W＝Fl可知拉力对物体做的功一样多，但由于沿光滑水平面前进时间短，所以P1>P2，故B正确．答案：B5．质量为5 t的汽车，在水平路面上以加速度a＝2 m/s2启动，所受阻力为1.0×103N，汽车启动后第1 s末的瞬时功率是()A．2 kW B．22 kWC．1.1 kW D．20 kW解析：根据牛顿第二定律得F－F f＝ma，如此F＝F f＋ma＝1 000 N＋5 000×2 N＝11 000 N．汽车第1 s末的速度v＝at＝2×1 m/s＝2 m/s，所以P＝Fv＝11 000×2 W＝22 000 W ＝22 kW，故B正确，A、C、D错误．答案：B6．一小球以初速度v0水平抛出，不计空气阻力，小球在空中运动的过程中重力做功的功率P随时间t变化的图象是()ABCD解析：设经过时间t速度大小为v，其方向与竖直方向(或重力方向)成θ角，由功率公式P＝Fv cos θ知，此时重力的功率P＝mgv cos θ＝mgv y＝mg·gt＝mg2t，所以A正确．答案：A[B级提能力]7.(多项选择)如下列图是健身用的“跑步机〞示意图，质量为m的运动员踩在与水平面成α角的静止皮带上，运动员用力后蹬皮带，皮带运动过程中，受到的阻力恒定为F f，使皮带以速度v匀速运动，如此在运动过程中，如下说法正确的答案是()A．人脚对皮带的摩擦力是皮带运动的动力B．人对皮带不做功C．人对皮带做功的功率为mgvD．人对皮带做功的功率为F f v解析：脚蹬皮带时，脚和皮带之间产生了摩擦力，皮带受到的摩擦力是皮带运动的动力，应当选项A 正确．皮带在人的作用下移动了距离，人对皮带做功，应当选项B 错误．运动过程中受到的阻力恒定为F f ，使皮带以速度v 匀速运动，人对皮带做功的功率，等于阻力的功率，即人对皮带做功的功率为F f v ，应当选项C 错误，选项D 正确．答案：AD8.(多项选择)如下列图，在天花板上的O 点系一根细绳，细绳的下端系一小球．将小球拉至细绳处于水平的位置，由静止释放小球，小球从位置A 开始沿圆弧下落到悬点的正下方的B 点的运动过程中，下面说法正确的答案是()A ．小球受到的向心力在逐渐变大B ．重力对小球做功的平均功率为零C ．重力对小球做功的瞬时功率逐渐增大D ．由于细线的拉力方向始终与小球的速度方向垂直，所以拉力对小球做的功为零解析：小球下落时，速度越来越大，由F 向＝m v 2r可知向心力逐渐增大，A 对；重力做功不为零，所以重力做功的平均功率不为零，B 错；A 点时，小球速度为零，所以重力的瞬时功率为零，B 点时，重力与速度方向垂直，所以重力的瞬时功率为零，所以重力的瞬时功率先增大后减小，C 错；由W ＝Fl cos α可知，D 对．答案：AD9．质量m ＝3 kg 的物体，在水平力F ＝6 N 的作用下，在光滑水平面上从静止开始运动，运动时间t ＝3 s ，试求：(1)力F 在t ＝3 s 内对物体所做的功． (2)力F 在t ＝3 s 内对物体做功的平均功率． (3)在3 s 末力F 对物体做功的瞬时功率．解析：(1)物体做匀加速直线运动，由牛顿第二定律F ＝ma 可得a ＝F m ＝63m/s 2＝2 m/s 2，3 s 内物体运动的位移是x ＝12at 2＝9 m ，力F 在3 s 内对物体所做的功为W ＝Fx ＝6×9 J ＝54 J.(2)力F 在3 s 内对物体所做的功的平均功率为P ＝W t ＝543W ＝18 W. (3)3 s 末物体的速度为v ＝at ＝6 m/s ，所以3 s 末力F 对物体所做的功的瞬时功率为P ＝Fv ＝6×6 W ＝36 W.答案：(1)54 J(2)18 W(3)36 W10．一辆电动自行车的铭牌上给出了如下技术指标：质量M ＝70 kg 阻恒为车和人总重的2%，g 取10 m/s 2.如此在电动自行车正常工作时，人骑车行驶的最大速度为多少？解析：从电动自行车铭牌上获得的有用信息有：整车质量为30 kg ，额定输出功率为120 W ．分析知，假设电动自行车在额定功率下行驶，当牵引力与阻力相等，即F ＝F 阻时速度达到最大值．设车的质量为m ，由题意知，地面对车的阻力F 阻＝k (M ＋m )g ，当车达到最大速度时，应有P ＝Fv max ＝k (M ＋m )gv max ，解得v max ＝6 m/s. 答案：6 m/s。

2017-2018学年高中物理粤教版必修2：第四章学案13 机

学案13章末总结一、功和功率的计算1．功的计算方法(1)定义法求功：恒力对物体做功大小的计算式为W＝Fs cos α，式中α为F、s二者之间的夹角．由此可知，恒力做功大小只与F、s、α这三个量有关，与物体是否还受其他力、物体的运动状态等因素无关．(2)利用功率求功：此方法主要用于在发动机功率保持恒定的条件下，求牵引力做的功．(3)利用动能定理或功能关系求功．2．功率的计算方法(1)P ＝Wt ：此式是功率的定义式，适用于任何情况下功率的计算．既适用于人或机械做功功率的计算，也适用于一般物体做功功率的计算；既适用于合力或某个力做功功率的计算，也适用于恒力或变力做功功率的计算；一般用于求解某段时间内的平均功率．(2)P ＝F v ：当v 是瞬时速度时，此式计算的是F 的瞬时功率；当v 是平均功率时，此式计算的是F 的平均功率．注意求平均功率选用公式P ＝Wt 和P ＝F v 均可，但必须注意是哪段时间或哪一个过程中的平均功率；求瞬时功率通常选用公式P ＝F v ，必须注意是哪个力在哪个时刻(或状态)的功率．例1图1(单选)物体在合外力作用下做直线运动的v －t 图象如图1所示，下列表述不正确．．．的是( ) A ．在0～0.5 s 内，合外力的瞬时功率逐渐增大 B ．在0～2 s 内，合外力总是做负功 C ．在0.5 s ～2 s 内，合外力的平均功率为零 D ．在0～3 s 内，合外力所做总功为零解析 A 项，在0～0.5 s 内，物体做匀加速直线运动，加速度不变，合力不变，速度逐渐增大，可知合力的瞬时功率逐渐增大，故A 正确．B 项，在0～2 s 内，动能的变化量为正值，根据动能定理知，合力做正功，故B 错误．C 项，在0.5 s ～2 s 内，因为初、末速度相等，则动能的变化量为零，根据动能定理知，合力做功为零，则合力做功的平均功率为零．故C 正确．D 项，在0～3 s 内，初、末速度均为零，则动能的变化量为零，根据动能定理知，合力做功为零，故D 正确．本题选不正确的，故选B. 答案 B二、对动能定理的理解与应用动能定理一般应用于单个物体，研究对象可以是直线运动，也可以是曲线运动；既适用于恒力做功，也适用于变力做功；既适用于各个力同时作用在物体上，也适用于不同的力分段作用在物体上，凡涉及力对物体做功过程中动能的变化问题几乎都可以使用，但使用时应注意以下几点：1．明确研究对象和研究过程，确定初、末状态的速度情况．2．对物体进行正确的受力分析(包括重力、弹力等)，弄清各力做功大小及功的正、负情况．3．有些力在运动过程中不是始终存在，物体运动状态、受力等情况均发生变化，则在考虑外力做功时，必须根据不同情况分别对待，正确表示出总功．4．若物体运动过程中包含几个不同的子过程，解题时，可以分段考虑，也可视为一个整体过程考虑，列动能定理方程求解．例2 汽车发动机的额定功率为60 kW ，汽车的质量为5×103 kg ，汽车在水平路面上行驶时，阻力是车的重力的0.05倍，若汽车始终保持额定功率不变，取g ＝10 m/s 2，则从静止启动后，求：(1)汽车所能达到的最大速度是多大？ (2)当汽车的加速度为1 m/s 2时，速度是多大？(3)如果汽车由启动到速度变为最大值后，马上关闭发动机，测得汽车在关闭发动机前已通过624 m 的路程，求汽车从启动到停下来一共经过多少时间？解析 (1)汽车保持额定功率不变，那么随着速度v 的增大，牵引力F 牵变小，当牵引力大小减至与阻力f 大小相同时，汽车速度v 达到最大值v m .P 额＝f ·v m ⇒v m ＝P 额f ＝60×103 W0.05×5×103×10 N＝24 m/s(2)a ＝F 牵－f m，则F 牵＝ma ＋f ＝7.5×103 N ，v ＝P 额F 牵＝60×103 W 7.5×103 N ＝8 m/s (3)设由启动到速度达到最大历时t 1，关闭发动机到停止历时t 2. 12m v 2m＝P 额·t 1－f ·s 1，将数据代入，得t 1＝50 s.由v m ＝fm ·t 2得t 2＝48 s. 故t 总＝t 1＋t 2＝98 s. 答案见解析三、对机械能守恒定律的理解与应用应用机械能守恒定律解题，重在分析能量的变化，而不太关注物体运动过程的细节，这使问题的解决变得简便．1．守恒条件：只有重力或弹力做功，系统内只发生动能和势能之间的相互转化． 2．表达式： (1)状态式E k1＋E p1＝E k2＋E p2，理解为物体(或系统)初状态的机械能与末状态的机械能相等． (2)变量式①ΔE k ＝－ΔE p ，表示动能与势能在相互转化的过程中，系统减少(或增加)的动能等于系统增加(或减少)的势能．②ΔE A 增＝ΔE B 减，适用于系统，表示由A 、B 组成的系统，A 部分机械能的增加量与B 部分机械能的减少量相等．例3 如图2所示，物体A 质量为2m ，物体B 质量为m ，通过轻绳跨过定滑轮相连．斜面光滑，且与水平面成θ＝30°角，不计绳子和滑轮之间的摩擦．开始时A 物体离地的高度为h ，B 物体位于斜面的底端，用手托住A 物体，A 、B 两物体均静止．撤去手后，求：图2(1)A 物体将要落地时的速度为多大？(2)A 物落地后，B 物由于惯性将继续沿斜面上升，则B 物在斜面上的最远点离地的高度为多大？解析 (1)由题知，物体A 质量为2m ，物体B 质量为m ，A 、B 两物体构成的整体(系统)只有重力做功，故整体的机械能守恒，得：m A gh －m B gh sin θ＝12(m A ＋m B )v 2将m A ＝2m ，m B ＝m 代入解得：v ＝gh .(2)当A 物体落地后，B 物体由于惯性将继续上升，此时绳子松了，对B 物体而言，只有重力做功，故B 物体的机械能守恒，设其上升的最远点离地高度为H ，根据机械能守恒定律得： 12m B v 2＝m B g (H －h sin θ) 整理得：H ＝h .答案 (1)A 物体将要落地时的速度为gh (2)B 物在斜面上的最远点离地的高度为h 四、功能关系的应用利用功能关系解决物理问题是常用的解题手段，本章常见的几对功能关系如下： 1．重力做功与重力势能：(1)表达式：W G＝－ΔE p.(2)物理意义：重力做功是重力势能变化的原因．(3)含义：W G＞0，表示势能减少；W G＜0，表示势能增加；W G＝0，表示势能不变．2．弹簧弹力做功与弹性势能：(1)表达式：W弹＝－ΔE p.(2)物理意义：弹力做功是弹性势能变化的原因．(3)含义：W弹＞0，表示势能减少；W弹＜0，表示势能增加；W弹＝0，表示势能不变．3．合力做功与动能：(1)表达式：W合＝ΔE k.(2)物理意义：合外力做功是物体动能变化的原因．(3)含义：W合＞0，表示动能增加；W合＜0，表示动能减少；W合＝0，表示动能守恒．4．除重力或系统弹力外其他力做功与机械能：(1)表达式：W其他＝ΔE.(2)物理意义：除重力或系统弹力外其他力做功是机械能变化的原因．(3)含义：W其他＞0，表示机械能增加；W其他＜0，表示机械能减少；W其他＝0，表示机械能守恒．例4(单选)节日燃放礼花弹时，要先将礼花弹放入一个竖直的炮筒中，然后点燃礼花弹的发射部分，通过火药剧烈燃烧产生的高压燃气，将礼花弹由炮筒底部射向空中，若礼花弹在由炮筒底部击发至炮筒口的过程中，克服重力做功W1，克服炮筒阻力及空气阻力做功W2，高压燃气对礼花弹做功W3，则礼花弹在炮筒内运动的过程中(设礼花弹发射过程中质量不变)()A．礼花弹的动能变化量为W3＋W2＋W1B．礼花弹的动能变化量为W3－W2－W1C．礼花弹的机械能变化量为W3－W1D．礼花弹的机械能变化量为W3－W2－W1解析A、B项，礼花弹在炮筒内运动的过程中，重力、炮筒阻力及空气阻力做功，高压燃气对礼花弹做功，三个力做的功的和为W3－W2－W1，故A错误，B正确；C、D项除重力外其余力做的功是机械能变化的量度，故高压燃气做的功和空气阻力和炮筒阻力做的功之和等于机械能的变化量，即机械能的变化量为W3－W2，故C、D错误．答案 B五、能量守恒定律的应用用能量守恒定律去分析、解决问题往往具有简便、适用范围广等优点，在学习中应增强利用能量守恒定律解题的意识，应用此规律时应注意．1．要研究系统中有哪些力在做功，有哪些形式的能在发生转移、转化．2．某种形式的能的减少，一定伴随着其他形式的能的增加，且增加量一定等于减少量，即ΔE 增＝ΔE 减．例5 (单选)如图3所示，由理想电动机带动的水平传送带匀速运动，速度大小为v ，现将一小工件放到传送带左端点上．设工件初速度为零，当它在传送带上滑动一段距离后速度达到v ，而与传送带保持相对静止．设工件质量为m ，它与传送带间的动摩擦因数为μ，左、右端点相距s ，则该电动机每传送完一个工件消耗的电能为( )图3A ．μmgs B.12m v 2C ．μmgs ＋12m v 2 D ．m v 2解析根据牛顿第二定律可知工件的加速度为μg ，所以速度达到v 而与传送带保持相对静止所用时间：t ＝vμg工件的位移为v22μg ，工件相对于传送带滑动的路程大小为Δl ＝v t －v 22μg ＝v 22μg则产生的热量：Q ＝μmg Δl ＝12m v 2由能量守恒知，电动机每传送完一个工件消耗的电能一部分转化为一个工件的动能，另一部分转化为内能，则E 电＝E k ＋Q ＝12m v 2＋12m v 2＝m v 2故D 正确．答案 D图41. (功率的计算)(双选)如图4所示，一质量为1.2 kg 的物体从倾角为30°、长度为10 m 的光滑斜面顶端由静止开始下滑．则(g 取10 m/s 2)( ) A ．物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是60 W B ．物体滑到斜面底端时重力做功的瞬时功率是120 W C ．整个过程中重力做功的平均功率是30 W D ．整个过程中重力做功的平均功率是60 W 答案 AC 解析由动能定理得mgl sin 30°＝12m v 2，所以物体滑到斜面底端时的速度为10 m/s ，此时重力做功的瞬时功率为P ＝mg v cos α＝mg v cos 60°＝1.2×10×10×12 W ＝60 W ，故A 对，B 错．物体下滑时做匀加速直线运动，其受力情况如图所示．由牛顿第二定律得物体的加速度a ＝mg sin 30°m ＝10×12 m /s 2＝5 m/s 2；物体下滑到底端的时间t ＝v a ＝105s ＝2 s ；物体下滑过程中重力做的功为W ＝mgl ·sin θ＝mgl ·sin 30°＝1.2×10×10×12J ＝60 J ；重力做功的平均功率P＝W t ＝602 W ＝30 W ．故C 对，D 错．图52. (对动能定理的理解和应用)如图5所示，质量为m ＝0.5 kg 的小球从距离地面高H ＝5 m 处自由下落，到达地面时恰能沿凹陷于地面的半圆形槽运动，半圆形槽的半径R ＝0.4 m ，小球到达槽最低点时速率恰好为10 m /s ，并继续沿槽运动直到从槽左端边缘飞出且沿竖直方向上升、下落，如此反复几次，设摩擦力大小恒定不变，g 取10 m/s 2，空气阻力不计，求：(1)小球第一次飞出半圆形槽上升的距水平地面的最大高度h 为多少； (2)小球最多能飞出槽外几次．答案 (1)4.2 m (2)6次解析 (1)对小球下落到最低点的过程，设克服摩擦力做功为W f ，由动能定理得mg (H ＋R )－W f ＝12m v 2－0.设从小球下落到第一次飞出到达最高点，由动能定理得mg (H －h )－2W f ＝0－0.解得h ＝v 2g －H －2R ＝10210 m －5 m －2×0.4 m ＝4.2 m.(2)设小球恰好能飞出n 次，则由动能定理得 mgH －2nW f ＝0－0 解得n ＝mgH 2W f ＝mgH2⎣⎡⎦⎤mg (H ＋R )－12m v 2＝gH2g (H ＋R )－v 2＝6.25次应取n ＝6次．图63. (对机械能守恒定律的理解和应用)如图6所示，质量为m 的小球用长为L 的轻质细线悬于O 点，与O 点处于同一水平线上的P 点处有一根光滑的细钉，已知OP ＝L /2，在A 点给小球一个水平向左的初速度v 0，发现小球恰能到达跟P 点在同一竖直线上的最高点B .求： (1)小球到达B 点时的速率．(2)若不计空气阻力，则初速度v 0为多少？(3)若初速度变为v 0′＝3gL ，其他条件均不变，则小球从A 到B 的过程中克服空气阻力做了多少功？答案 (1)gL2(2) 7gL 2 (3)114mgL 解析 (1)小球恰能到达最高点B ，则在最高点有mg ＝m v 2L /2，小球到达B 点时的速率v ＝gL2. (2)选A 点为零势能参考平面，由机械能守恒定律得：mg (L ＋L 2)＋12m v 2＝12m v 20，则v 0＝ 7gL2(3)空气阻力是变力，设小球从A 到B 克服空气阻力做功为W f ，由动能定理得－mg (L ＋L 2)－W f ＝12m v 2－12m v 0′2，解得W f ＝114mgL .图74.(能量守恒定律的应用)如图7所示，质量为m 的长木块A 静止于光滑水平面上，在其水平的上表面左端放一质量为m 的小滑块B ，已知木块长为L ，它与滑块之间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的恒力F 拉滑块B .(1)当长木块A 的位移为多少时，B 从A 的右端滑出？ (2)求上述过程中滑块与木块之间产生的内能．答案 (1)μmgLF －2μmg(2)μmgL解析 (1)设B 从A 的右端滑出时，A 的位移为x ，A 、B 的速度分别为v A 、v B ，由动能定理得μmgs ＝12m v 2A(F －μmg )·(s ＋L )＝12m v 2B又由同时性可得 v A a A ＝v B a B ⎝⎛⎭⎫其中a A ＝μg ，a B ＝F －μmg m 可解得s ＝μmgL F －2μmg. (2)由能量守恒定律知，拉力做的功等于A 、B 动能的增加量和A 、B 间产生的内能，即有F (s ＋L )＝12m v 2A ＋12m v 2B ＋Q 可解得Q ＝μmgL .。

高中物理第四章机械能和能源第七节功率教学案粤教版必修2-粤教版高一必修2物理教学案

第七节功__率1．功与完成这些功所用时间的比值叫做功率，即P ＝Wt，表示做功的快慢。

2．公式P ＝Wt一般用来计算平均功率，瞬时功率用公式P ＝Fv 进行计算，假设v 取平均速度，那么P ＝Fv 为平均功率。

3．汽车上坡时，司机要“换挡〞来减小速度，这样在发动机功率相同的情况下可以获得较大的牵引力；汽车在平直公路上，所受阻力较小，可以使用高转速比的挡位获得较大的速度。

4．注意额定功率与实际功率、瞬时功率与平均功率的区别。

一、功率1．定义：功W 与完成这些功所用时间t 的比值。

2．定义式：P ＝W t。

3．单位：国际单位制中，功率的单位是瓦特，简称瓦，符号是W 。

1 W ＝1 J/s,1 kW ＝103W 。

4．物理意义：功率是表示做功快慢的物理量。

5．额定功率与实际功率 (1)额定功率电动机、内燃机等动力机械在额定转速下可以长时间工作时输出的功率。

(2)实际功率动力机械工作时实际消耗的功率。

二、功率与速度 1．功率与速度的关系式P ＝Fv (F 与v 方向相同)。

2．推导⎭⎪⎬⎪⎫功率定义式：P ＝W t功的计算式：W ＝Fl 位移：l ＝vt→P ＝Fv3．应用由功率速度关系式知，汽车、火车等交通工具和各种起重机械，当发动机的功率P 一定时，牵引力F 与速度v 成反比，要增大牵引力，就要减小速度。

1．自主思考——判一判(1)各种机械铭牌上所标功率一般是指额定功率。

(√) (2)某机械工作时的实际功率一定比额定功率小。

(×) (3)物体的速度为v ，那么重力的功率一定是mgv 。

(×) (4)汽车的速度越大，牵引力的功率也越大。

(×) (5)汽车以恒定功率启动时，加速度减小。

(√) 2．合作探究——议一议(1)去过泰山的同学会遇到挑山工，假设挑山工和缆车将相同的货物运至山顶，两者对货物做的功相同吗？做功的功率相同吗？提示：两者对货物做的功都等于克服重力做的功，由于将相同的货物运往相同高度的山顶，因此两者做相同的功，而用缆车运送货物所用时间远小于挑山工的用时，根据功率定义知缆车的做功功率远大于挑山工的做功功率。

2018年高中物理粤教版必修2 第四章机械能和能源单元检测 Word版含解析

一、单项选择题(本题共4小题，每小题5分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一个选项符合题目要求)1．运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是( )A ．阻力对系统始终做负功B ．系统受到的合外力始终向下C ．重力做功使系统的重力势能增加D ．任意相等的时间内重力做的功相等解析：选A.下降过程中，阻力方向始终与运动方向相反，做负功，A 对；加速下降时合力向下，减速下降时合力向上，B 错；重力做功使重力势能减少，C 错；由于任意相等的时间内下落的位移不等，所以，任意相等的时间内重力做的功不等，D 错．2．在同一高度将质量相等的三个小球以大小相同的速度分别竖直上抛，竖直下抛、水平抛出，不计空气阻力．从抛出到落地过程中，三球( )A ．运动时间相同B ．落地时的速度相同C ．落地时重力的功率相同D ．落地时的动能相同解析：选D.尽管高度、加速度相同，但竖直方向的初速度大小不同，因此运动时间不同，A 错，由动能定理得：mgh ＝12m v 22－12m v 21故落地时的动能相同，速度大小相等，故D 正确，因平抛小球有水平方向初速度，所以落地时速度方向与其余两球不同，且竖直方向分速度大小与其余两球不同，B 、C 都错．3．小明和小强在操场上一起踢足球，足球质量为m .如图所示，小明将足球以速度v 从地面上的A 点踢起，当足球到达离地面高度为h 的B 点位置时，取B 处为零势能参考面，不计空气阻力，下列说法中正确的是( )A ．小明对足球做的功等于12m v 2＋mghB ．小明对足球做的功等于mghC ．足球在A 点处的机械能为12m v 2D ．足球在B 点处的动能为12m v 2－mgh解析：选D.由动能定理知，小明对足球做的功W ＝12m v 2，A 、B 错误；足球在A 处的机械能为12m v 2－mgh ，C 错误；由动能定理可得，－mgh ＝E k B －12m v 2，故E k B ＝12m v 2－mgh ，D 正确．4．如图所示，在高1.5 m 的光滑平台上有一个质量为2 kg 的小球被一细线拴在墙上，球与墙之间有一根被压缩的轻质弹簧．当烧断细线时，小球被弹出，小球落地时的速度方向与水平方向成60°角，则弹簧被压缩时具有的弹性势能为(g ＝10 m/s 2)( )A ．10 JB ．15 JC ．20 JD ．25 J解析：选A.由h ＝12gt 2和v y ＝gt 得：v y ＝30 m/s ，落地时，tan 60°＝v y v 0可得；v 0＝v y tan 60°＝10 m/s ，由机械能守恒得：E p ＝12m v 20，可求得：E p ＝10 J ，故A 正确．二、双项选择题(本题共4小题，每小题7分，共28分．在每小题给出的四个选项中，有两个选项正确，全部选对的得7分，只选一个且正确的得4分，有选错或不答的得0分)5．下列关于功和机械能的说法，正确的是( )A ．在有阻力作用的情况下，物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功B ．合力对物体所做的功等于物体动能的改变量C ．物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能，其大小与势能零点的选取有关D ．运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量解析：选BC.物体重力势能的减少始终等于重力对物体所做的功，A 项错误；运动物体动能的减少量等于合外力对物体做的功，D 项错误．6．在平直的公路上，汽车由静止开始做匀加速运动，当速度达到v max 后，立即关闭发动机至静止，其v －t 图象如图所示．设汽车的牵引力为F ，摩擦力为f ，全程中牵引力做功为W 1，克服摩擦力做功为W 2，则( )A ．F ∶f ＝1∶3B ．W 1∶W 2＝1∶1C ．F ∶f ＝4∶1D ．W 1∶W 2＝1∶3解析：选BC.对汽车运动的全过程应用动能定理，有W 1－W 2＝0，得W 1∶W 2＝1∶1；由图象知牵引力与阻力作用距离之比为1∶4，由Fs 1－fs 2＝0，知F ∶f ＝4∶1.7．人们设计出磁悬浮列车，列车能以很大速度行驶．列车的速度很大，是采取了下列哪些可能的措施( )A ．减小列车的质量B ．增大列车的牵引力C ．减小列车所受的阻力D ．增大列车的功率解析：选CD.当列车以最大速度行驶时，牵引力与阻力大小相等，有P ＝f v ，故v ＝Pf ，要增大速度，一方面增大列车的功率，另一方面减小列车所受的阻力，故C 、D 正确．8．质量相同的小球A 和B 分别悬挂在长为l 和2l 的不可伸长的绳上，将小球拉至如图所示同一水平位置后从静止释放，当两绳竖直时，则( )A ．两球速度一样大B ．两球动能一样大C ．两球的机械能一样大D ．两球所受的拉力一样大解析：选CD.两小球运动过程中，满足机械能守恒定律，mgh ＝12m v 2，由于两绳绳长不同，所以两小球下落到最低点时的速度、动能不同，A 、B 错误．由于初状态时两小球机械能相等，下落过程中，两小球的机械能不变，所以C 项正确．两小球下落到最低点时，拉力与重力的合力充当向心力，F －mg ＝m v 2h ，结合mgh ＝12m v 2可得F ＝3mg ，D 项正确．三、非选择题(本题共5小题，共52分．按题目要求解答．解答题应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分，有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位)9．(6分)某探究学习小组的同学欲探究合外力做功和动能变化之间的关系，他们在实验室组装了一套如图所示的装置，另外他们还找到了打点计时器所用的学生电源、导线、复写纸、纸带、小木块、细沙．当滑块连接上纸带，用细线通过滑轮挂上空的沙桶时，释放沙桶，滑块处于静止状态．若你是小组中的一位成员，现在要完成该实验，则： (1)你认为还需要的实验器材有________________________________________________________________________．(2)实验时为了保证滑块受到的合力与沙桶的总重力大小基本相等，沙和沙桶的总质量应满足的实验条件是________________________，实验时首先要做的步骤是________________________________________________________________________. (3)在(2)的基础上，某同学用天平称量滑块的质量为M .往沙桶中装入适量的细沙，用天平称出此时沙和沙桶的总质量为m .让沙桶带动滑块加速运动．用打点计时器记录其运动情况，在打点计时器打出的纸带上取两点，测出这两点的间距L 和这两点的速度大小v 1与v 2(v 1<v 2)．则本实验最终要验证的数学表达式为______________．(用题中的字母表示)解析：(1)该实验中的研究对象是滑块，目的是比较合外力对滑块所做的功与滑块动能的变化量的关系．因为合外力不等于滑块的重力，两端质量不可能“抵消”，所以要分别测出沙、滑块的质量，还要测出滑块移动的距离，便于计算做的功和速度．故还需要天平和刻度尺．(2)实验时应注意平衡摩擦力，以减小误差．从实验方便性上考虑要把沙的重力看做滑块所受的合外力，m 应远远小于M .(3)实验验证的表达式为mgL ＝12M v 22－12M v 21. 答案：(1)天平、刻度尺 (2)沙和沙桶的总质量远小于滑块的质量平衡摩擦力 (3)mgL ＝12M v 22－12M v 21 10. (8分)用打点计时器验证机械能守恒定律的实验中，质量m ＝1 kg 的重物自由下落，在纸带上打出一系列的点，如图所示(相邻计数点间的时间间隔为0.02 s)，长度单位是cm ，那么，(1)纸带的________端与重物相连．(2)打点计时器打下计数点B 时，物体的速度v B ＝________m/s.(3)从起点O 到打下计数点B 的过程中重力势能减少量ΔE p ＝________J ，此过程中物体动能的增加量ΔE k ＝________ J ．(g 取9.8 m/s 2)(4)通过计算，数值上ΔE p ________ΔE k (填“>”“＝”“<”)，这是因为________________________________________________________________________．(5)实验的结论是________________________________________________________________________．解析：(1)由题图可知纸带的左端与重物相连． (2)v B ＝s OC －s OA 2T ＝(7.06－3.14)×10－22×0.02 m/s＝0.98 m/s.(3)ΔE p ＝mgh OB ＝1×9.8×5×10－2 J ＝0.49 J. ΔE k ＝12m v 2B ＝12×1×0.982J ＝0.48 J. 答案：(1)左 (2)0.98 (3)0.49 0.48 (4)> 实验中有摩擦力做功 (5)在误差允许范围内机械能守恒11．(12分)如图所示，在光滑的水平面上，质量m ＝3 kg 的物体，在水平拉力F ＝6 N 的作用下，从静止开始运动，求：(1)力F 在3 s 内对物体所做的功；(2)力F 在3 s 内对物体做功的平均功率； (3)在3 s 末，力F 对物体做功的瞬时功率．解析：(1)物体在3 s 内做匀加速直线运动．a ＝Fm (1分) s ＝12at 2(1分) 可得s ＝9 m(1分)W ＝Fs ＝6 N ×9 m ＝54 J ．(2分)(2)由P ＝Wt (2分)可得：P ＝18 W ．(2分) (3)3 s 末的速度v ＝at (1分) P ＝F v (1分)可得P ＝36 W ．(1分)答案：(1)54 J (2)18 W (3)36 W12．(12分)如图所示，位于竖直平面内的光滑轨道，由一段斜的直轨道和与之相切的圆形轨道连接而成，圆形轨道的半径为R .一质量为m 的小物块从斜轨道上的某处由静止开始下滑，然后沿圆形轨道运动．要求物块能通过圆形轨道最高点，且在该最高点与轨道间的压力不能超过5mg (g 为重力加速度)．求物块初始位置相对于圆形轨道底部的高度h 的取值范围．解析：设物块在圆形轨道最高点的速度为v ，取地面为零势能面，由机械能守恒定律得mgh ＝2mgR ＋12m v 2①(2分)物块在圆形轨道最高点受的力为重力mg 和轨道的压力F N . 重力与压力的合力提供向心力，则有mg ＋F N ＝m v 2R ②(2分)物块能通过最高点的条件是F N ≥0③(1分) 由②③式得v ≥gR ④(2分)由①④式得h ≥52R .(2分)按题目的要求，有F N ≤5mg ⑤ 由②⑤式得v ≤6Rg ⑥(1分)由①⑥式得h ≤5R .(1分)则h 的取值范围是52R ≤h ≤5R .(1分)答案：52R ≤h ≤5R13．(14分)一质量m ＝0.6 kg 的物体以v 0＝20 m/s 的初速度从倾角α＝30°的斜坡底端沿斜坡向上运动．当物体向上滑到某一位置时，其动能减少了ΔE k ＝18 J ，机械能减少了ΔE ＝3 J ．不计空气阻力，重力加速度g ＝10 m/s 2，求：(1)物体向上运动时加速度的大小； (2)物体返回斜坡底端时的动能．解析：(1)设物体运动过程中所受的摩擦力为f ，向上运动的加速度的大小为a ，由牛顿第二定律可知a ＝mg sin α＋f m①(2分)设物体的动能减少ΔE k 时，在斜坡上运动的距离为s ，由功能关系可知 ΔE k ＝(mg sin α＋f )s ②(2分) ΔE ＝fs ③(2分)联立①②③式，并代入数据可得 a ＝6 m/s 2.④(2分)(2)设物体沿斜坡向上运动的最大距离为s m ，由运动学规律可得s m ＝v 202a⑤(2分)设物体返回斜坡底端时的动能为E k ，由动能定理得 E k ＝(mg sin α－f )s m ⑥(2分) 联立①④⑤⑥式，并代入数据可得 E k ＝80 J ．(2分)答案：(1)6 m/s 2 (2)80 J。

高中物理第四章机械能和能源第七节功率检测粤教版必修2

第七节功率A 级抓基础1．关于功率的概念，下列说法中正确的是( )A ．功率是描述力对物体做功多少的物理量B ．力做功时间越长，力的功率一定越小C ．由P ＝W t 知，功率等于单位时间内力做的功D ．由P ＝Fv 知，力越大，做功越快解析：功率是描述力对物体做功快慢的物理量，做功越快，功率越大，A 错．力对物体做功少，或者做功用时长，功率未必小，B 错．由P ＝W t知，功率就等于力在1秒内做的功，C 对．由P ＝Fv 知，力越大，且在力的方向上的速度越大，功率才越大，做功越快，D 错．答案：C2．如图所示是甲、乙两物体做功与所用时间的关系图象，那么甲物体的功率P 甲与乙物体的功率P 乙相比( )A ．P 甲＞P 乙B ．P 甲＜P 乙C ．P 甲＝P 乙D ．无法判定解析：根据功率的定义式P ＝W t可知，在功与所用时间的关系图象中，直线的斜率表示时刻的功率．因此，由图线斜率可知P 甲<P 乙，选项B 正确．答案：B3．一辆汽车在水平公路上行驶，设汽车在行驶过程中所受阻力不变，汽车的发动机始终以额定功率输出．关于牵引力和汽车速度，下列说法中正确的是( )A ．汽车加速行驶时，牵引力不变，速度增大B ．汽车加速行驶时，牵引力增大，速度增大C ．汽车加速行驶时，牵引力减小，速度增大D ．当牵引力等于零时，速度达到最大值解析：汽车的发动机输出功率恒定，即P 一定，则由公式P ＝Fv 可得出v 增大，此时F 减小，但由于合外力方向与汽车运动方向一致，因此汽车速度仍在增大；当汽车受到的牵引力和阻力相等时，汽车速度达到最大值，而后做匀速直线运动，故C 正确．答案：C4．某人用同一水平力F 先后两次拉同一物体，第一次使此物体沿光滑水平面前进l 距离，第二次使此物体沿粗糙水平面也前进l 距离，若先后两次拉力做的功为W 1和W 2，拉力做功的功率是P 1和P 2，则( )A ．W 1＝W 2，P 1＝P 2B ．W 1＝W 2，P 1>P 2C ．W 1>W 2，P 1>P 2D ．W 1>W 2，P 1＝P 2解析：由于拉力相同而又通过相同的位移，根据W ＝Fl 可知拉力对物体做的功一样多，但由于沿光滑水平面前进时间短，所以P 1>P 2，故B 正确．答案：B5．飞机在飞行时受到与速度平方成正比的空气阻力，若飞机以速度v 匀速飞行时，发动机的功率为P ，则当飞机以速度nv 匀速飞行时，发动机的功率为( )A ．nPB ．2nPC ．n 2PD ．n 3P 解析：由题意知P ＝fv ＝kv 3，P ′＝f ′nv ＝kn 3v 3＝n 3P ，D 正确．答案：D6．一位同学在二楼教室窗口把一个篮球用力水平抛出，篮球落地时重力的瞬时功率约为( )A ．5 WB ．50 WC ．500 WD ．5 000 W解析：此题为估算题，二楼教室窗口到地面的高度大约为4 m 左右，一个篮球的质量大约有0.6 kg 左右，篮球落地时的竖直分速度v 1＝2gh ＝2×10×4 m/s ＝9 m/s.重力的瞬时功率P ＝mgv 1＝54 W ，故本题选B.答案：BB 级提能力7．自由下落的物体，在第1 s 内、第2 s 内、第3 s 内重力的平均功率之比为( )A ．1∶1∶1B ．1∶2∶3C ．1∶3∶5D ．1∶4∶9解析：做自由落体运动的物体，第1 s 末、2 s 末、3 s 末的速度分别为v 1＝gt 1＝g ，v 2＝gt 2＝2g ，v 3＝gt 3＝3g ，则第1 s 、2 s 、3 s 内重力的平均功率分别为P －1＝mg v 12＝12mg 2，P －2＝mg v 1＋v 22＝32mg 2，P －3＝mg ·v 2＋v 32＝52mg 2，所以P －1∶P －2∶P －3＝1∶3∶5，故C 选项正确．答案：C8．(多选)如图所示，在天花板上的O 点系一根细绳，细绳的下端系一小球．将小球拉至细绳处于水平的位置，由静止释放小球，小球从位置A 开始沿圆弧下落到悬点的正下方的B 点的运动过程中，下面说法正确的是( )A ．小球受到的向心力在逐渐变大B ．重力对小球做功的平均功率为零C ．重力对小球做功的瞬时功率逐渐增大D ．由于细线的拉力方向始终与小球的速度方向垂直，所以拉力对小球做的功为零解析：小球下落时，速度越来越大，由F 向＝m v 2r可知向心力逐渐增大，A 对；重力做功不为零，所以重力做功的平均功率不为零，B 错；A 点时，小球速度为零，所以重力的瞬时功率为零，B 点时，重力与速度方向垂直，所以重力的瞬时功率为零，所以，重力的瞬时功率先增大后减小，C 错；由W ＝Fl cos α可知，D 对．答案：AD9.如图所示，将质量为m 的小球以初速度v 0从A 点水平抛出，正好垂直于斜面落在斜面上B 点，已知斜面的倾角为α.(1)小球落到斜面上B 点时重力做功的瞬时功率是多少？(2)小球从A 到B 过程中重力做功的平均功率是多少？解析：(1)将小车落在斜面上时的速度进行正交分解，如图所示．小球在竖直方向上的分速度为v y ＝v 0cot α，所以小球落到斜面上B 点时重力做功的瞬时功率为P ＝mgv y ＝mgv 0cot α.(2)小球从A 到B 过程中重力做功的平均功率为P －＝mg v －y ＝mg ×12(0＋v y )＝12mgv 0cot α. 答案：(1)mgv 0cot α (2)12mgv 0cot α 10．如图所示是一学生骑车爬坡的情形．假如他骑车时的最大功率是1 200 W ，车和学生的总质量是75 kg ，斜坡倾角为20°，运动过程中受到的摩擦阻力恒为60 N ，则此学生骑车上坡的最大速度是多少？假如他在水平路面上骑车，最大速度可达到多少(g 取10 m/s 2)?解析：如图所示，学生骑车上坡的过程受到总的阻力是F 阻＝mg sin θ＋f ，其中f ＝60 N.当学生骑车达到最大速度时，一定做匀速运动，此时它受到的合力为零，即F 引－F 阻＝0.学生和车前进的动力F 引＝F 阻，且发挥出最大功率P max ＝1 200 W ．由P ＝Fv 得学生骑车上坡的最大速度v max ＝P max F 阻＝ 1 20075×10×sin 20°＋60m/s ≈3.8 m/s.若自行车在平直的公路上行驶，他受到的阻力仅是f ＝60 N ，达到最大速度时匀速运动，必有F ′引＝f 且P ＝P max ，所以最大车速可达到v ′max ＝P max f ＝1 20060 m/s ＝20 m/s. 答案：3.8 m/s 20 m/s。

2017-2018学年高中物理粤教版必修2章末检测：第四章

章末检测(时间：90分钟满分：100分)一、单项选择题(本题共6小题，每小题4分，共24分) 1．关于功和能，下列说法不正确的是( ) A ．滑动摩擦力对物体可以做正功B ．当作用力对物体做正功时，反作用力可以不做功C ．做曲线运动的物体，由于速度不断地变化，一定有外力对物体做功D ．只受重力作用的物体，在运动过程中机械能一定守恒答案 C2．一物块由静止开始从粗糙斜面上的某点加速下滑到另一点，在此过程中重力对物块做的功等于( )A ．物块动能的增加量B ．物块重力势能的减少量与物块克服摩擦力做的功之和C ．物块重力势能的减少量和物块动能的增加量以及物块克服摩擦力做的功之和D ．物块动能的增加量与物块克服摩擦力做的功之和答案 D3．从地面竖直上抛两个质量不同的小球，设它们的初动能相同，当上升到同一高度时(不计空气阻力，选抛出点为参考面)，则( )A ．所具有的重力势能相等B ．所具有的动能相等C ．所具有的机械能不等D ．所具有的机械能相等答案 D解析因两小球质量不等，由重力势能表达式E p ＝mgh 可知，上升到同一高度时，所具有的重力势能不相等，选项A 错误；上升过程中只有重力做功，故小球机械能守恒，因初动能相同，机械能相等，故上升到同一高度时机械能相等，而动能不相等，选项B 、C 均错误，D 正确．4．一小石子从高为10 m 处自由下落，不计空气阻力，经一段时间后小石子的动能恰等于它的重力势能(以地面为参考平面)，g ＝10 m/s 2，则该时刻小石子的速度大小为( )A ．5 m/sB ．10 m/sC ．15 m/sD ．20 m/s答案 B解析设小石子的动能等于它的重力势能时速度为v ，根据机械能守恒定律得mgh ＝mgh ′＋12m v 2由题意知mgh ′＝12m v 2，所以mgh ＝m v 2故v ＝gh ＝10 m/s ，B 正确．5．质量为m 的小球被系在轻绳的一端，在竖直平面内做半径为R 的圆周运动，如图1所示，运动过程中小球受到空气阻力的作用．设某一时刻小球通过轨道的最低点，此时绳子所受拉力为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，则在此过程中小球克服空气阻力所做的功为( )图1A ．mgR 8B ．mgR4C ．mgR 2D ．mgR答案 C解析在最低点有7mg －mg ＝m v 21R ，在最高点有mg ＝m v 22R，由最低点到最高点的过程，根据动能定理得－2mgR －W f ＝12m v 22－12m v 21，由以上三个方程解得W f＝12mgR ，故C 正确． 6．静止在地面上的物体在竖直向上的恒力作用下上升，在某一高度撤去恒力，不计空气阻力，在整个上升过程中，物体机械能随时间变化的关系是( )答案 C解析物体机械能的增量等于恒力做的功，恒力做功W F ＝Fh ，h ＝12at 2，则有外力作用时，物体机械能随时间变化关系为E ＝12Fat 2.撤去恒力后，物体机械能不变，故选项C 正确．二、多项选择题(本题共4小题，每小题6分，共24分)7．如图2所示，一根弹簧下端固定，竖立在水平面上，其正上方A 位置有一个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，在小球的下降阶段中，以下说法正确的是( )图2A ．小球、弹簧和地球组成的系统的机械能守恒B ．在B 位置小球动能最大C ．在C 位置小球动能最大D ．从A 到C 位置小球重力势能的减少等于小球动能的增加答案 AC8．如图3所示，某段滑雪雪道倾角为30°，总质量为m (包括雪具在内)的滑雪运动员从距底端高为h 处的雪道上由静止开始匀加速下滑，加速度为13g .在他从上向下滑到底端的过程中，下列说法正确的是( )图3A ．运动员减少的重力势能全部转化为动能B ．运动员获得的动能为23mghC ．运动员克服摩擦力做功为23mghD ．下滑过程中系统减少的机械能为13mgh答案 BD解析运动员的加速度为13g ，沿斜面：mg sin 30°－f ＝m ·13g ，f ＝16mg ，W f ＝16mg ·2h ＝13mgh ，所以A 、C 项错误，D 项正确；E k ＝mgh －13mgh ＝23mgh ，B 项正确．9．如图所示，A 、B 、C 、D 四图中的小球以及小球所在的左侧斜面完全相同，现从同一高度h 处由静止释放小球，使之进入右侧不同的竖直轨道：除去底部一小圆弧，A 图中的轨道是一段斜面，高度大于h ；B 图中的轨道与A 图中轨道相比只是短了一些，且斜面高度小于h ；C 图中的轨道是一个内径略大于小球直径的管道，其上部为直管，下部为圆弧形，与斜面相连，管的高度大于h ；D 图中的轨道是个半圆形轨道，其直径等于h .如果不计任何摩擦阻力和拐弯处的能量损失，小球进入右侧轨道后能到达h 高度的是( )答案 AC解析小球在运动过程中机械能守恒，A 、C 图中小球不能脱离轨道，在最高点速度为零，因而可以达到h 高度．但B 、D 图中小球都会脱离轨道而做斜抛运动，在最高点具有水平速度，所以在最高点的重力势能要小于mgh (以最低点为零势能面)，即最高点的高度要小于h ，选项A 、C 正确．10．某兴趣小组遥控一辆玩具车，使其在水平路面上由静止启动，在前2 s 内做匀加速直线运动，2 s 末达到额定功率，2 s 到14 s 保持额定功率运动，14 s 末停止摇控，让玩具车自由滑行，其v －t 图象如图4所示．可认为整个过程玩具车所受阻力大小不变，已知玩具车的质量为m ＝1 kg ，取g ＝10 m/s 2，则( )图4A ．玩具车所受阻力大小为2 NB ．玩具车在4 s 末牵引力的瞬时功率为9 WC ．玩具车在2 s 到10 s 内位移的大小为39 mD ．玩具车整个过程的位移为90 m 答案 BC解析由图象可知在14 s 后的加速度a 2＝0－64 m/s 2＝－1.5 m/s 2，故阻力f ＝ma 2＝－1.5N ，A 错误；玩具车在前2 s 内的加速度a 1＝3－02m/s 2＝1.5 m/s 2，由牛顿第二定律可得牵引力F ＝ma 1－f ＝3 N ，当t ＝2 s 时达到额定功率P 额＝F v ＝9 W ．此后玩具车以额定功率运动，速度增大，牵引力减小，所以t ＝4 s 时功率为9 W ，B 正确；玩具车在2 s 到10 s 内做加速度减小的加速运动，由动能定理得P 额t ＋fs 2＝12m v 22－12m v 21，解得s 2＝39 m ，故C 正确；由图象可知总位移s ＝12×3×2 m ＋39 m ＋6×4 m ＋12×4×6 m ＝78 m ，故D 错误．三、实验题(本题共2小题，共12分)11．(6分)使用如图5甲所示的装置验证机械能守恒定律，打出一条纸带如图乙所示．图乙中O 是打出的第一个点迹，A 、B 、C 、D 、E 、F ……是依次打出的点迹，量出OE 间的距离为l ，DF 间的距离为s ，已知打点计时器打点的周期是T ＝0.02 s ．图5(1)上述物理量如果在实验误差允许的范围内满足关系式________，即验证了重物下落过程中机械能是守恒的．(2)如果发现图乙中OA 距离大约是 4 mm ，则出现这种情况的原因可能是________________，如果出现这种情况，上述的各物理量间满足的关系式可能是________________________________________________________________________．答案 (1)gl ＝s 28T2(2)先释放纸带，后接通电源 gl <s 28T212．(6分)某同学为探究“恒力做功与物体动能改变的关系”，设计了如下实验，他的操作步骤是：图6①安装好实验装置如图6所示．②将质量为200 g 的小车拉到打点计时器附近，并按住小车．③在质量为10 g 、30 g 、50 g 的三种钩码中，他挑选了一个质量为50 g 的钩码挂在拉线P 上．④打开打点计时器的电源，释放小车，打出一条纸带．(1)在多次重复实验得到的纸带中取出较为满意的一条，经测量、计算，得到如下数据：第一个点到第N 个点的距离为40.0 cm ；打下第N 点时小车的速度大小为1.00 m/s ．该同学将钩码的重力当作小车所受的拉力，算出拉力对小车做的功为________J ，小车动能的增量为________J ．(g ＝9.8 m/s 2)(2)此次实验探究结果，他没能得到“恒力对物体做的功等于物体动能的增量”，且误差很大，显然，在实验探究过程中忽视了各种产生误差的因素．请你根据该同学的实验操作过程帮助分析一下，造成较大误差的主要原因是(至少说出两种可能)：_______________________________________________________________________．答案 (1)0.196 0.1 (2)①小车质量没有远大于钩码质量；②没有平衡摩擦力四、计算题(本题共4小题，共40分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和演算步骤，有数值计算的要注明单位)13．(8分)小球自h ＝2 m 的高度由静止释放，与地面碰撞后反弹的高度为34h .设碰撞时没有动能的损失，且小球在运动过程中受到的空气阻力大小不变，求：(1)小球受到的空气阻力是重力的多少倍？ (2)小球从开始到停止运动的过程中运动的总路程．答案 (1)17(2)14 m解析设小球的质量为m ，所受阻力大小为f ．(1)小球从h 处释放时速度为零，与地面碰撞反弹到34h 时，速度也为零，由动能定理得mg ⎝⎛⎭⎫h －34h －f ⎝⎛⎭⎫h ＋34h ＝0 解得f ＝17mg(2)设小球运动的总路程为s ，且最后小球静止在地面上，对于整个过程，由动能定理得mgh －fs ＝0s ＝mgfh ＝7×2 m ＝14 m 14．(10分)一列车的质量是5.0×105 kg ，在平直的轨道上以额定功率3 000 kW 加速行驶，当速度由10 m/s 加速到所能达到的最大速率30 m/s 时，共用了2 min ，则在这段时间内列车前进的距离是多少？答案 1.6 km解析设列车在2 min 内前进的距离为l ，已知m ＝5.0×105 kg ，P ＝3 000 kW ，v ＝10 m/s ， v ′＝30 m/s ，t ＝2 min ，由于P ＝F v列车速度最大时，a ＝0，所以阻力f ＝F ，则f ＝P v ′＝3×10630 N ＝1.0×105 N牵引力做功W ＝Pt ＝3×106×2×60 J ＝3.6×108 J 由动能定理知W －fs ＝12m v ′2－12m v 2代入数据求得s ＝1.6 km15．(10分)如图7所示，竖直平面内有一光滑圆弧轨道，其半径为R ＝0.5 m ，平台与轨道的最高点等高，一质量m ＝0.8 kg 的小球从平台边缘的A 处水平射出，恰能沿圆弧轨道上P 点的切线方向进入轨道内侧，轨道半径OP 与竖直线的夹角为53°，已知sin 53°＝0.8，cos 53°＝0.6，g 取10 m/s 2，试求：图7(1)小球从平台上的A 点射出时的速度大小v 0；(2)小球从平台上的射出点A 到圆轨道入射点P 之间的水平距离L ； (3)小球到达圆弧轨道最低点时的速度大小；(4)小球沿轨道通过圆弧的最高点Q 时对轨道的内壁还是外壁有弹力，并求出弹力的大小．答案 (1)3 m/s (2)1.2 m (3)29 m/s (4)小球对外管壁有弹力，大小为6.4 N 解析 (1)小球从A 到P 的高度差为：h ＝R (1＋cos 53°) 从A 到P 是平抛运动，根据分运动公式，有： h ＝12gt 2，v y ＝gt ，tan 53°＝v y v 0 联立并代入数据解得：v 0＝3 m/s(2)从A 到P 是平抛运动，根据分位移公式，有L ＝v 0t 联立并代入数据解得：L ＝1.2 m(3)从A 到圆弧最低点，根据机械能守恒定律，有： 12m v 21＝mg ·2R ＋12m v 20代入数据解得：v 1＝29 m/s(4)小球从A 到达Q 时，根据机械能守恒定律可知：v Q ＝v 0＝3 m/s ；在Q 点，根据牛顿第二定律有：N ＋mg ＝m v 20R解得：N ＝－mg ＋m v 20R ＝(－0.8×10＋0.8×320.5)N＝6.4 N ＞0根据牛顿第三定律，小球对外管壁有压力，压力大小为6.4 N ．16．(12分)如图8所示，倾角为37°的粗糙斜面AB 底端与半径R ＝0.4 m 的光滑半圆轨道BC 平滑相连，O 点为轨道圆心，BC 为圆轨道直径且处于竖直方向，A 、C 两点等高．质量m ＝1 kg 的滑块从A 点由静止开始下滑，恰能滑到与O 点等高的D 点，g 取10 m/s 2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8．图8(1)求滑块与斜面间的动摩擦因数μ；(2)若使滑块能到达C 点，求滑块从A 点沿斜面滑下时的初速度v 0的最小值； (3)若滑块离开C 点的速度大小为4 m/s ，求滑块从C 点飞出至落到斜面上所经历的时间t ．答案 (1)0.375 (2)2 3 m/s (3)0.2 s解析 (1)滑块从A 点到D 点的过程中，根据动能定理有 mg (2R －R )－μmg cos 37°·2Rsin 37°＝0－0，解得：μ＝12tan 37°＝0.375．(2)若使滑块能到达C 点，根据牛顿第二定律有 mg ＋N ＝m v 2CR ，由N ≥0得v C ≥Rg ＝2 m/s ，滑块从A 点到C 点的过程中，根据动能定理有－μmg cos 37°·2R sin 37°＝12m v 2C －12m v 20，则v 0＝v 2C ＋4μgR cot 37°≥2 3 m/s ，故v 0的最小值为23m/s ． (3)滑块离开C 点后做平抛运动，有x ＝v C ′t ，y ＝12gt 2，由几何知识得tan 37°＝2R －y x ，整理得：5t 2＋3t －0.8＝0，解得t ＝0.2 s(t ＝－0.8 s 舍去)．。

高中物理第四章机械能和能源过关检测粤教版必修2

高中物理第四章机械能和能源过关检测粤教版必修2 (时间:60分钟满分:100分)一、选择题(本题共10小题,每小题5分,共50分.在每小题给出的四个选项中,1~6小题只有一个选项正确,7~10小题有多个选项正确.全部选对的得5分,选对但不全的得3分,有选错或不答的得0分)1.下列关于能量守恒定律的认识,不正确的是()A.某种形式的能减少,一定存在其他形式的能增加B.某个物体的能减少,必然有其他物体的能增加C.不需要任何外界的动力而持续对外做功的机器——永动机不可能制成D.石子从空中落下,最后停止在地面上,说明机械能消失了答案:D解析:根据能量守恒定律知选项A、B正确;永动机是不可能制成的,因此选项C正确;任何能量不可能消失,只能转化为其他形式的能量,因此选项D错误.2.关于摩擦力做的功,以下说法正确的是()A.滑动摩擦力阻碍物体的相对运动,所以一定做负功B.静摩擦力虽然阻碍物体间的相对运动趋势,但不做功C.静摩擦力和滑动摩擦力不一定都做负功D.一对相互作用力,若作用力做正功,则反作用力一定做负功答案:C解析:摩擦力可以是动力,故摩擦力可以做正功;一对相互作用力,可以都做正功,也可以都做负功,还可以一个力做功,另一个力不做功.3.将一小球从高处水平抛出,最初2 s内小球动能E k随时间t变化的图线如图所示,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2.根据图象信息,不能确定的物理量是()(导学号51100108)A.小球的质量B.小球的初速度C.最初2 s内重力对小球做功的平均功率D.小球抛出时的高度答案:D解析:小球平抛初动能为5 J,可得=5 J,2 s末小球竖直速度为gt=20 m/s,2 s末小球动能m[+(20 m/s)2]=30 J,联立可解得小球的质量和初速度.最初2 s内重力对小球做功W=mgh=mg·gt2,由P=可以确定最初2 s内重力对小球做功的平均功率.不能确定小球抛出时的高度.4.把动力装置分散安装在每节车厢上,使其既具有牵引动力,又可以载客,这样的客车车辆叫做动车,把几节自带动力的车辆(动车)加几节不带动力的车辆(也叫拖车)编成一组,就是动车组,如图所示.假设动车组运行过程中受到的阻力与其所受重力成正比,每节动车与拖车的质量都相等,每节动车的额定功率都相等.若1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为160 km/h;现在我国往返北京和上海的动车组的最大速度为480 km/h,则此动车组可能()(导学号51100109)A.由3节动车加3节拖车编成的B.由3节动车加9节拖车编成的C.由6节动车加2节拖车编成的D.由3节动车加4节拖车编成的答案:C解析:设每节车的质量为m,所受阻力为kmg,每节动车的功率为P,1节动车加3节拖车编成的动车组的最大速度为v1=160 km/h;设最大速度为v2=480 km/h 的动车组由x节动车加y节拖车编成,则有xP=(x+y)kmgv2,联立解得x=3y,对照各个选项,只有选项C正确.5.跳水运动是我国的一个体育强项,此项运动大体上可以简化为三个阶段:运动员从跳板上起跳做竖直上抛运动、再做自由落体运动、入水后做匀减速直线运动.某质量为m的运动员(可视为质点),入水后的加速度大小为a=1.5g,在水中下沉深度h时速度减为0.在运动员从入水到停止下沉的过程中,下列说法正确的是()A.运动员的动能减小了1.5mghB.运动员的机械能减小了1.5mghC.运动员克服阻力所做的功为1.5mghD.运动员的重力势能减小了1.5mgh答案:A解析:入水过程对运动员受力分析可知F合=f-mg=ma,由动能定理可知ΔE k=-F合h=-1.5mgh,运动员的动能减小了1.5mgh,选项A正确;由功能关系可知,ΔE=-fh=-2.5mgh,运动员克服阻力所做的功为2.5mgh,机械能减小了2.5mgh,选项B、C错误.由mgh=-ΔE p可知,运动员的重力势能减小了mgh,选项D错误.6.放在水平地面上的物体受到水平拉力的作用,在0~6 s 内其速度与时间图象和拉力的功率与时间图象如图甲、乙所示,则物体的质量为(g取10 m/s2)()(导学号51100110)A. kgB. kgC. kgD. kg答案:B解析:物体在前2 s做匀加速直线运动,由P=Fv,2 s末功率为30 W,速度为6 m/s,因此前2 s 拉力1=5 N,后4 s做匀速直线运动,F拉=F阻,拉力大小与阻力大小都是 N;再由前2 s内a=3 m/s2,且F1-F阻=ma,得m= kg,故选项B正确.7.如图所示,竖直轻弹簧下端固定在水平地面上,质量为m的小球,从轻弹簧的正上方某一高处自由落下,并将弹簧压缩,直到小球的速度变为零.对于小球、轻弹簧和地球组成的系统,在小球开始与弹簧接触时起到小球速度变为零的过程中,有()(导学号51100111)A.小球的动能不断减小,直至为零B.弹簧的弹性势能不断增大C.小球的动能与重力势能之和不变D.小球的动能与重力势能之和不断变小答案:BD解析:小球与弹簧刚接触时,弹力小于重力,合力与速度方向都向下,小球做加速运动,当合力为零时,速度最大,动能最大,故小球的动能先增大后减小,选项A错误;弹簧压缩量越大,弹性势能越大,选项B正确;小球的动能、重力势能与弹簧的弹性势能的总和保持不变,故选项C错误,选项D正确.8.如图甲所示,滑轮质量、摩擦均不计,质量为2 kg的物体在F作用下由静止开始向上做匀加速运动,其速度随时间的变化关系如图乙所示,由此可知(g取10 m/s2)()A.物体加速度大小为2 m/s2B.4 s末F的功率大小为42 WC.F的大小为21 ND.4 s内F做功的平均功率为21 W答案:BD解析:由速度—时间图象可得加速度a=0.5 m/s2,由牛顿第二定律得,2F-mg=ma,F==10.5 N,P=F·2v=10.5×2×2 W=42 W, W=21 W,选项B、D正确.9.如图所示,M为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块,abcd为半径是R的光滑圆弧形轨道,a为轨道的最高点,de面水平且有一定长度.今将质量为m的小球在d点的正上方高为h 处由静止释放,让其自由下落到d处切入轨道内运动,不计空气阻力,则()(导学号51100112)A.只要h大于R,释放后小球就能通过a点B.只要改变h的大小,就能使小球通过a点后,既可能落回轨道内,又可能落到de面上C.无论怎样改变h的大小,都不可能使小球通过a点后落回轨道内D.调节h的大小,可以使小球飞出de面之外(即e的右侧)答案:CD解析:要使小球到达最高点a,则在最高点小球速度最小时有mg=m,得最小速度v=,由机械能守恒定律得mg(h-R)=mv2,得h=R,即h必须大于或等于R,小球才能通过a点,选项A错误;小球若能到达a点,并从a点以最小速度平抛,有R=gt2,s=vt=R,所以,无论怎样改变h的大小,都不可能使小球通过a点后落回轨道内,选项B错误;选项C正确;如果h足够大,小球可能会飞出de面之外,选项D正确.10.如图所示,长为L的长木板水平放置,在木板的A端放置一个质量为m的小物块,现缓慢地抬高A端,使木板以左端为轴转动,当木板转到与水平面的夹角为α时小物块开始滑动,此时停止转动木板,小物块滑到底端的速度为v,则在整个过程中()A.木板对小物块做功一定大于mv2B.静摩擦力对小物块做功为mgL sin αC.支持力对小物块做功为mgL sin αD.滑动摩擦力对小物块做功为mv2-mgL sin α答案:CD解析:整个过程中只有木板对小物块的支持力、摩擦力做功,故木板对小物块做功为mv2,选项A错误;上升过程中,静摩擦力不做功,选项B错误;支持力做功W N-mgL sin α=0,故选项C 正确;由动能定理得mgL sin α+W滑=mv2-0,W滑=mv2-mgL sin α,选项D正确.二、非选择题(11题6分,12题10分,13题11分,14题11分,15题12分,共50分)11.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(可看作质点).现在利用这些器材测定弹簧被压缩时的弹性势能.(1)还需要的器材是、.(2)以上测量实际上是把对弹性势能的测量转化为对的测量,进而转化为对和的直接测量.答案:(1)天平刻度尺(2)重力势能质量高度差解析:小球被弹簧弹开后,弹簧的弹性势能全部转化为小球的动能,小球沿光滑圆弧轨道上滑时,小球的动能全部转化为小球的重力势能,故只需测出小球的最大重力势能即可,即转化为测出小球的质量和高度差.12.某实验小组采用如图甲所示的装置探究“功与速度变化的关系”,图中小车上可放置砝码.实验中,小车碰到制动装置时,钩码尚未到达地面,打点计时器工作频率为50 Hz.甲(导学号51100113)(1)实验的部分步骤如下:①在小车中放入砝码,把纸带穿过打点计时器,连在小车后端,用细线连接小车和钩码;②将小车停在打点计时器附近,,,小车拖动纸带,打点计时器在纸带上打下一系列点,;③改变钩码或小车中砝码的数量,更换纸带,重复②的操作.(2)如图是钩码质量为0.03 kg,砝码质量为0.02 kg时得到的一条纸带,在纸带上选择起始点O及A、B、C、D、E五个计数点,可获得各计数点到O的距离s及对应时刻小车的瞬时速度v,请将C点的测量结果填在表中的相应位置.纸带的测量结果测量点s/cmv/(m·s-1)O 0.00.35A 1.510.40B 3.20.45CD 7.150.54E 9.410.60答案:(1)接通电源释放小车关闭电源(2)5.05~5.10(答案在此范围内都对)0.49解析:在探究“功与速度变化的关系”的实验中,我们首先要验证功W与速度v变化的关系,但不是正比的关系,而v2的变化即(v2-)与功是成正比的.(1)将小车停在打点计时器附近后,需先接通电源,再释放小车,让其拖动纸带,待打点计时器在纸带上打下一系列点后,关闭打点计时器电源.(2)在验证C点时,从纸带上可知C点的速度就是BD段的平均速度,v C=×10-2m/s=0.49 m/s.13.如图所示,右端连有光滑弧形槽的水平桌面AB长L=1.5 m,将一个质量为m=0.5 kg的木块在F=1.5 N的水平拉力作用下,从桌面上的A端由静止开始向右运动,木块到达B端时撤去拉力F,木块与水平桌面间的动摩擦因数μ=0.2,g取10 m/s2.求:(1)木块沿弧形槽上升的最大高度;(2)木块沿弧形槽滑回B端后,在水平桌面上滑动的最大距离.答案:(1)0.15 m (2)0.75 m解析:(1)由动能定理得:FL-fL-mgh=0其中f=μF N=μmg=0.2×0.5×10 N=1.0 N所以h= m=0.15 m.(2)由动能定理得:mgh-fs=0所以s= m=0.75 m.14.(2015重庆理综)同学们参照伽利略时期演示平抛运动的方法制作了如图所示的实验装置.图中水平放置的底板上竖直地固定有M板和N板.M板上部有一半径为R的圆弧形的粗糙轨道,P为最高点,Q为最低点,Q点处的切线水平,距底板高为H.N板上固定有三个圆环.将质量为m的小球从P处静止释放,小球运动至Q点飞出后无阻碍地通过各圆环中心,落到底板上距Q点水平距离为L处.不考虑空气阻力,重力加速度为g.求:(导学号51100114)(1)距Q点水平距离为的圆环中心到底板的高度;(2)小球运动到Q点时速度的大小以及对轨道压力的大小和方向;(3)摩擦力对小球做的功.答案:(1)(2)L mg(1+),方向竖直向下(3)mg(-R)解析:(1)设距Q点水平距离为的环中心到底板的高度为h,小球经过Q点速度为v0,根据平抛运动规律可得,H=,L=v0t1,H-h==v0t2,解得h=,v0=L.(2)小球运动到Q点的速度即为平抛的初速度,即为v0=L.小球在Q点,根据牛顿第二定律得F N-mg=,得F N=mg(1+)根据牛顿第三定律可知,小球对轨道的压力大小F N'=mg(1+),方向竖直向下.(3)小球从P点到Q点,设摩擦力做功为W,由动能定理可得mgR+W=,解得W=mg(-R).15.如图为一种摆式动摩擦因数测量仪,可测量轮胎与地面间动摩擦因数,其主要部件有底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆.摆锤的质量为m,细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动,摆锤重心到O点距离为L.测量时,测量仪固定于水平地面,将摆锤从与O等高的位置处静止释放.摆锤到最低点附近时,橡胶片紧压地面擦过一小段距离s(s≪L),之后继续摆至与竖直方向成θ角的最高位置.若摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力,重力加速度为g,求:(导学号51100115)(1)摆锤在上述过程中损失的机械能;(2)在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功;(3)橡胶片与地面之间的动摩擦因数.答案:(1)损失的机械能ΔE=mgL cos θ(2)摩擦力做功W f=-mgL cos θ(3)动摩擦因数μ=选从右侧最高点到左侧最高点的过程研究.因为初、末状态动能为零,所以全程损失的机械能ΔE等于减少的重力势能,即ΔE=mgL cos θ.①(2)对全程应用动能定理W G+W f=0②W G=mgL cos θ③由②③得W f=-W G=-mgL cos θ.④(3)由滑动摩擦力公式得f=μF⑤摩擦力做的功W f=-fs⑥④⑤式代入⑥式得μ=.。

高中物理第四章机械能和能源第7节功率教案2 粤教版必修2

第7节功率新课教学：教师：在建筑工地上分别采用以下三种方式，把1t的货物从地面运到三楼，方式一：搬运工分批搬运，需时间3h方式二：用一台起重机提升，需时1min方式三：用另一台起重机提升，需时30 s上述三种情况下，把货物由地面运到三楼时，请思考以下问题：1、用不同的方式，对货物所做的功是否相同？2、所用时间不同，三种方式中做功的快慢是否相同？结论：对重物所做的功相同，但所用时间不同，说明做功快慢不同。

说明：通过引导学生分析有关事例，形成初步共识：人们选用机械来做功时，不仅要考虑做功多少，还要考虑机械做功的快慢。

如挖掘机做功比人快；大卡车比拖拉机做功快；拖拉机耕地比牛耕地要快；起重吊车比搬运工人做功快；抽水机比辘轳提水快，等等。

研究做功的快慢有着重要的实际意义。

通过实际问题让学生感性地认识做功的快慢。

教师：不同的机器或物体做功有快有慢，如何来衡量做功的快慢呢？请同学们思考并提出解决方案。

（引导学生思考：如何比较物体做功快慢？讨论中注意培养学生的发散思维能力和批判思维能力。

）预测学生可能有以下认识：1、选择相同时间，比较做功多少，做功多的，做功就快；2、选择做相同的功，比较做功的时间长短，时间长的，做功就慢；3、类比“速度”的定义方法，用做功和完成这些功所花的时间的比值来定义“功率”；4、……说明：对学生提出的各种方案可能有问题或不完整，教师应鼓励学生在交流中补充完善自己的认识。

教学中注意引导学生类比如“速度”、“加速度”概念的定义方法，体会比值法定义功率概念。

新课推进一、功率的含义1．定义：功W与完成这些功所用时间t的比值叫做功率。

（板书）2．定义式：P=W/ t（板书）3．物理意义：表示物体做功快慢的物理量。

（板书）4．单位：（板书）教师请一位同学正确地说出定义式中各个字母所表示的物理量及其单位。

国际单位：瓦特（w），常用单位：千瓦（kw）或焦耳/秒（J/s）（板书）W→功→单位：焦耳（J）ｔ→做功所用时间→单位：秒(s)换算关系：１１w=１J/s（板书）说明：用已知物理量的比值定义新的物理量，是建立物理概念常用的方法。

高中物理第四章机械能和能源综合检测粤教版必修2

第四章机械能和能源(分值：100分时间：60分钟)一、选择题(本大题共7个小题，每小题6分，共42分，1－3小题为单选，4－7小题为双选，全部选对得6分，选对但不全得3分，有错选的得0分．)1．起重机将质量为m 的物体匀速向上吊起一段距离，关于作用在物体上的各力的做功情况，下列说法正确的是( )A ．重力做正功，拉力做负功，合力做功为零B ．重力做负功，拉力做正功，合力做功为零C ．重力做负功，拉力做正功，合力做正功D ．重力不做功，拉力做正功，合力做正功【解析】由于物体匀速上升，重力与拉力是一对平衡力，重力做负功，拉力做正功，且数值相等，合外力做功为零，只有B 正确．【答案】 B2．(2012·江门高一检测)质量为m 的汽车，启动后沿平直路面行驶，如果发动机的功率恒为P ，且行驶过程中受到的阻力大小一定，汽车速度能够达到的最大值为v ，那么当汽车的速度为v /4时，汽车的瞬时加速度的大小为( )A ．P /mvB ．2P /mvC ．3P /mvD ．4P /mv【解析】汽车以最大速度行驶时有P ＝fv ，故f ＝P v ，车的速度为v /4时，P ＝F ·v4，故F ＝4P v .汽车的加速度a ＝F －f m ＝4P v －Pv m ＝3P mv.【答案】 C图13．(2013·龙岩高一期末)如图1所示，小球以初速度v 0从A 点沿不光滑的轨道运动到高为h 的B 点后自动返回，其返回途中仍经过A 点，则经过A 点的速度大小为( )A.v 20－4gh B.4gh －v 20 C.v 20－2ghD.2gh －v 2【解析】从A 到B ，由动能定理：－mgh －W f ＝－12mv 2从B 到A ，由动能定理：mgh －W f ＝12mv 2A解以上两式得v A ＝4gh －v 20，B 对．【答案】 B4．用图2所示装置可以研究动能和重力势能转化中所遵循的规律．在摆锤从A 位置由静止开始向下摆动到D 位置的过程中( )图2A ．重力做正功，重力势能增加B ．重力的瞬时功率一直增大C ．摆线对摆锤的拉力不做功D ．若忽略阻力，系统的总机械能为一恒量【解析】摆锤向下运动，重力做正功，重力势能减小，故A 错误．由于开始静止，所以开始重力功率为零，在D 位置物体v 的方向与重力垂直，P G ＝Gv cos θ，可知P G ＝0，而在从A 位置摆动到D 位置的过程中，重力功率不为零，所以所受重力瞬时功率先增大后减小，B 错误．摆线拉力与v 方向始终垂直，不做功，只有重力做功，故机械能守恒，故C 、D 正确．【答案】 CD图35．(2013·深圳高一检测)质量为m 的物体从地面上方H 高处无初速释放，落到地面后出现一个深为h 的坑，如图3所示，在此过程中( )A ．重力对物体做功mg (H ＋h )B ．物体重力势能减少mg (H －h )C ．合力对物体做的总功为零D ．地面对物体的平均阻力为mgH h【解析】重力对物体做功为mg (H ＋h )，也等于重力势能的减少，A 正确，B 错．由于ΔE k ＝0，故W总＝0，C 对．设平均阻力F ，由动能定理得：mg (H ＋h )－F h ＝0，则F ＝mg H ＋hh.D 错．【答案】 AC图46. (2012·广州高一检测)物块先沿轨道1从A 点由静止下滑至底端B 点，后沿轨道2从A 点由静止下滑经C 点至底端B 点，AC ＝CB ，如图4所示．物块与两轨道的动摩擦因数相同，不考虑物块在C 点处撞击的因素，则在物块整个下滑过程中( )A ．物块受到的摩擦力相同B ．沿轨道1下滑时的位移较小C ．物块滑至B 点时速度大小相同D ．两种情况下损失的机械能相同【解析】设斜面的倾角为θ，下滑过程中，摩擦力大小为f ＝μmg cos θ，θ不同，f 不同，A 错．位移都是由A 指向B 的有向线段，1、2位移相同，B 错．摩擦力做功W f ＝－μmg cos θL ＝－μmgx ，两种方式中，水平位移x 相等，W f 相同，损失机械能相同，D 对，由W G ＋W f ＝ΔE k 知，动能增量即末动能相同，末速度大小相同，C 对．【答案】 CD7．一物体沿固定斜面从静止开始向下运动，经过时间t 0滑至斜面底端．已知在物体运动过程中物体所受的摩擦力恒定．若用F 、v 、s 和E 分别表示该物体所受的合力、物体的速度、位移和机械能，则下列图象中可能正确的是( )【解析】物体沿斜面下滑时，受到的合外力F 为恒力，故A 正确．物体下滑的加速度a ＝F m 也为恒定值，由v ＝at 可知B 错误．由s ＝12at 2可知C 错误．设初态时物体的机械能为E 0，由功能关系可得末态的机械能E ＝E 0－f ·s ＝E 0－f ·(12at 2)＝E 0－fat22，又因为物体滑到底端时仍有动能，故在t ＝t 0时刻E ≠0，故D 正确．【答案】 AD二、非选择题(本大题共5个小题，共58分．计算题要有必要的文字说明和解题步骤、有数值计算的要注明单位)图58．(9分)光电计时器也是一种研究物体运动情况的常见计时仪器，当物体经过光电门时，光电计时器就可以显示物体的挡光时间．现利用如图5所示的装置验证机械能守恒定律．图中AB 是固定的光滑斜面，倾角为30°，1和2是固定在斜面上的两个光电门(与它们连接的光电计时器没有画出)．让滑块从斜面的顶端滑下，光电门1和2的光电计时器显示的挡光时间分别为5.00×10－2s 、2.00×10－2s ，已知滑块质量为2.00 kg ，滑块沿斜面方向的长度为5.00 cm ，光电门1和2之间的距离为0.54 m ，g 取9.8 m/s 2，滑块经过光电门时的速度为其平均速度，求：(1)滑块经过光电门1和2时的速度v 1＝________m/s ，v 2＝________m/s ；(2)滑块经过光电门1和2之间的动能增加了______ J ，重力势能减少了________ J ．(保留三位有效数字)【解析】 (1)v 1＝L t 1＝0.050.05 m/s ＝1 m/s ，v 2＝L t 2＝0.050.02m/s ＝2.5 m/s ；(2)ΔE k ＝12m (v 22－v 21)＝5.25 J ，ΔE p ＝mgs 12sin 30°＝5.29 J. 【答案】 (1)1 2.5 (2)5.25 5.29图69．(9分)(2013·台州高一期中)如图6所示，一个质量m ＝2 kg 的物体，受到水平拉力F ＝20 N ，物体与地面间的动摩擦因数为μ＝0.5，g ＝10 m/s 2.求物体从静止开始：(1)拉力F 在2 s 内对物体所做的功； (2)2 s 末拉力F 对物体做功的功率．【解析】 (1)F －μmg ＝maa ＝5 m/s 2 l ＝at 2/2＝10 m W ＝Fl ＝200 J(2)v ＝at ＝10 m/sP ＝Fv ＝200 W【答案】 (1)200 J (2)200 W10．(12分)(2013·佛山高一期末)如图7所示，在光滑的水平面上有一平板小车m 1正以速度v 向右运动，现将一质量为m 2的木块无初速度地放上小车，由于木块和小车间的摩擦力的作用，小车的速度将发生变化．为使小车保持原来的运动速度不变，必须及时对小车施加一向右的水平恒力F .当F 作用一段时间后把它撤去时，木块恰能随小车一起以速度v 共同向右运动．设木块和小车间的动摩擦因数为μ.求在这个过程中，水平恒力F 对小车做了多少功？图7【解析】 x 车＝vtx 木＝v t ＝v2t对木块应用动能定理，有：μm 2gx 木＝12m 2v 2－0对小车应用动能定理，有：W F －μm 2gx 车＝0 联立解得：W F ＝m 2v 2【答案】 m 2v 211．(14分)如图8所示为修建高层建筑常用的塔式起重机．在起重机将质量m ＝5×103kg 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a ＝0.2 m/s 2，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v m ＝1.02 m/s 的匀速运动．取g ＝10 m/s 2，不计额外功．求：图8(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．P0＝F0v m ①P0＝mgv m ②代入数据，有：P0＝5.1×104 W ③(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：P0＝Fv1 ④F－mg＝ma ⑤v1＝at1 ⑥由③④⑤⑥，代入数据，得t1＝5 s ⑦t＝2 s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v2＝at⑧P＝Fv2 ⑨由⑤⑧⑨，代入数据，得：P＝2.04×104 W.【答案】(1)5.1×104 W (2)5 s 2.04×104 W12．(14分)(2011·云浮高一检测)如图9所示，在竖直平面内，由斜面和圆形轨道分别与水平面相切连接而成的光滑轨道，圆形轨道的半径为R.质量为m的小物块从斜面上距水平面高为h＝2.5R的A点由静止开始下滑，物块通过轨道连接处的B、C点时，无机械能损失．求：(1)小物块通过B点时速度v B的大小；(2)小物块通过圆形轨道最低点C时轨道对物块的支持力F的大小；(3)小物块能否通过圆形轨道的最高点D.图9【解析】 (1)物块从A 点运动到B 点的过程中，由动能定理得：mgh ＝12mv 2B解得：v B ＝5gR(2)物块从B 至C 做匀速直线运动则v C ＝v B ＝5gR 物块通过圆形轨道最低点C 时，由牛顿第二定律有：F －mg ＝m v 2CR得F ＝6mg(3)若物块能从C 点运动到D 点，由动能定理得：－mg ·2R ＝12mv 2D －12mv 2C解得：v D ＝gR物块通过圆形轨道的最高点的最小速度为v D 1，由牛顿第二定律得：mg ＝m v 2D 1Rv D 1＝gR由此可知物块恰能通过最高点．【答案】 (1)5gR (2)6mg (3)通过圆形轨道的最高点D。

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