(完整版)高三物理专题---功和能,含答案解析

高三物理

“功和能的关系”

知识定位

在高中物理学习过程中，既要学习到普遍适用的守恒定律——能量守恒定律，又要学习到条件限制下的守恒定律——机械能守恒定律。学生掌握守恒定律的困难在于：对于能量守恒定律，分析不清楚哪些能量发生了相互转化，即哪几种能量之和守恒；而对于机械能守恒定律，又不能正确的分析何时守恒，何时不守恒。

在整个高中物理学习过程中，很多同学一直错误的认为功与能是一回事，甚至可以互相代换，其实功是功，能是能，功和能是两个不同的概念，对二者的关系应把握为：功是能量转化的量度。

知识梳理

1、做功的过程是能量转化的过程，功是能的转化的量度。

2、能量守恒和转化定律是自然界最基本的定律之一。而在不同形式的能量发生相互转化的过程中，功扮演着重要的角色。本章的主要定理、定律都是由这个基本原理出发而得到的。需要强调的是：功是一种过程量，它和一段位移（一段时间）相对应；而能是一种状态量，它个一个时刻相对应。两者的单位是相同的（都是J），但不能说功就是能，也不能说“功变成了能”。

3、复习本章时的一个重要课题是要研究功和能的关系，尤其是功和机械能的关系。突出：“功是能量转化的量度”这一基本概念。

⑴物体动能的增量由外力做的总功来量度：W外=ΔE k，这就是动能定理。

⑵物体重力势能的增量由重力做的功来量度：W G= -ΔE P，这就是势能定理。

⑶物体机械能的增量由重力以外的其他力做的功来量度：W其=ΔE机，（W其表示除重力以外的其它力做的功），这就是机械能定理。

⑷当W其=0时，说明只有重力做功，所以系统的机械能守恒。

⑸一对互为作用力反作用力的摩擦力做的总功，用来量度该过程系统由于摩擦而减小的机械能，也就是系统增加的内能。f d=Q（d为这两个物体间相对移动的路程）。

例题精讲

1【题目】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（）

【选项】

A.在B位置小球动能最大

B.在C位置小球动能最大

C.从A→C位置小球重力势能的减少大于小球动能的增加

D.从A →D 位置小球重力势能的减少等于弹簧弹性势能的增加 【答案】BCD 【解析】小球动能的增加用合外力做功来量度，A →C 小球受的合力一直向下，对小球做正功，使动能增加；C →D 小球受的合力一直向上，对小球做负功，使动能减小，所以B 正确。从A →C 小球重力势能的减少等于小球动能的增加和弹性势能之和，所以C 正确。A 、D 两位置动能均为零，重力做的正功等于弹力做的负功，所以D 正确。选B 、C 、D 。 【知识点】功与能的关系

【适用场合】随堂课后练习、课后两周练习、课后一个月练习、阶段测验 【难度系数】2

【试题来源】2010清华五校

【题目】在光滑的水平桌面上有两个质量均为m 的小球，由长度为2l 的拉紧细线相连。以一恒力作用于细线中点，恒力的大小为F ，方向平行于桌面。两球开始运动时，细线与恒力方向垂直。在两球碰撞前瞬间，两球的速度在垂直于恒力方向的分量为 （ ） 【选项】 A ．

m Fl 2 B ．m Fl C ．m Fl 2

D ．m

Fl 2

【答案】B 【解析】

【知识点】功与能的关系

【适用场合】随堂课后练习、课后两周练习、课后一个月练习、阶段测验 【难度系数】4

【试题来源】2010复旦自主招生

【题目】如图所示的皮带轮传动装置中，A 为主动轮，B 为被动轮，L 为扁平的传动皮带，A 轮与B 轮的轮轴水平放置且互相平行，则能传递较大功率的情况是（ ） 【选项】

A ．A 轮逆时针转且皮带L 较宽

B ．A 轮逆时针转且皮带L 较窄

C ．A 轮顺时针转且皮带L 较宽

D ．A 轮顺时针转且皮带L 较窄

【答案】C

【知识点】功与能的关系

【适用场合】随堂课后练习、课后两周练习、课后一个月练习、阶段测验

【难度系数】3

【题目】如图，固定在水平桌面上的两个光滑斜面M、N，其高度相同，斜面的总长度也相同。现有完全相同的两物块a、b同时由静止分别从M、N的顶端释放，假设b在通过斜面转折处时始终沿斜面运动且无能量损失。则（）

【选项】

A．物块b较物块a先滑至斜面底端B．两物块滑至斜面底端时速率相等

C．两物块下滑过程中的平均速率相同D．两物块开始下滑时加速度大小相等

【答案】AB

【解析】

【知识点】功与能的关系

【适用场合】随堂课后练习、课后两周练习、课后一个月练习、阶段测验

【难度系数】3

【试题来源】2013北约自主招生

【题目】如图所示，与水平地面夹角为锐角的斜面底端 A 向上有三个等间距点B、C和D，即AB=BC=CD。小滑块P 以初速v0从A 出发，沿斜面向上运动。先设置斜面与滑块间处处无摩擦，则滑块到达D位置刚好停下，而后下滑。若设置斜面AB部分与滑块间有处处相同的摩擦，其余部位与滑块间仍无摩擦，则滑块上行到C位置刚好停下，而后下滑。滑块下滑到B位置时速度大小为_______，回到A 端时速度大小为___________。

【答案】

【知识点】功与能的关系

【适用场合】随堂课后练习、课后两周练习、课后一个月练习、阶段测验

【难度系数】4

【试题来源】2013年华约自主招生

【题目】已知质量约1T的汽车在10s内由静止加速到60km/h。

（1）如果不计一切阻力，发动机的平均输出功率约为多大?

（2）汽车速度较高时，空气阻力不能忽略。将汽车简化为横截面积约1m2的长方体，并以此模型估算汽车以60km/h行驶时因克服空气阻力所增加的功率。(知空气密度ρ=1.3kg/m3。) （3）数据表明，上述汽车所受阻力与速度平方的关系如图所示。假定除空气阻力外，汽车行驶所受的其它阻力与速度无关，试估算汽车行驶所受的其它阻力总的大小。

【答案】见解析

【解析】