1、PAGE PAGE 12創(chuàng)新題拔高練考點(diǎn)3 功和能【答題模板】1、機(jī)械能守恒的三大判斷思路與方法（1）利用機(jī)械能的定義判斷：(直接判斷)若物體在水平面上勻速運(yùn)動(dòng)，其動(dòng)能、勢(shì)能均不變，機(jī)械能不變。若一個(gè)物體沿斜面勻速下滑，其動(dòng)能不變，重力勢(shì)能減小，其機(jī)械能減小。（2）利用做功判斷：若物體或系統(tǒng)只有重力(或彈簧的彈力）做功，雖受其他力，但其他力不做功，機(jī)械能守恒。（3）利用能量轉(zhuǎn)化來(lái)判斷：若物體系統(tǒng)中只有動(dòng)能和勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化而無(wú)機(jī)械能與其他形式的能的轉(zhuǎn)化，則物體系統(tǒng)機(jī)械能守恒。2、變力做功問(wèn)題明要求：通過(guò)審題，明確題目要求是判定變力做功情況、定性比較變力做功多少，還是要求定量計(jì)算變力所做的功定方法

2、：針對(duì)不同要求，選定不同方法出結(jié)果：通過(guò)列式或作圖，判斷或計(jì)算結(jié)果3、機(jī)械能與速度相結(jié)合選定對(duì)象：針對(duì)已知條件與待求問(wèn)題選取合適的研究對(duì)象與合適的運(yùn)動(dòng)階段。守恒判定：分析判定所選定的對(duì)象在該運(yùn)動(dòng)過(guò)程中機(jī)械能是否守恒方法名稱判定方法做功條件分析法物體系統(tǒng)內(nèi)只有重力或彈力做功：只受重力與系統(tǒng)內(nèi)彈力作用；受其他力，但其他力不做功；其他力做功，但做功的代數(shù)和為零能量轉(zhuǎn)化分析法只有系統(tǒng)內(nèi)物體間動(dòng)能和重力勢(shì)能及彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒(méi)有發(fā)生機(jī)械能的傳遞，機(jī)械能也沒(méi)有轉(zhuǎn)化成其他形式的能增減情況分析法若系統(tǒng)的動(dòng)能與勢(shì)能均增加或均減少，則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒若系統(tǒng)的動(dòng)能不變，而勢(shì)能發(fā)生了變化，或系統(tǒng)的勢(shì)能

3、不變，而動(dòng)能發(fā)生了變化，則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒典型過(guò)程若系統(tǒng)內(nèi)各個(gè)物體的機(jī)械能均增加或均減少，則系統(tǒng)的機(jī)械能不守恒繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等，除非題目特別說(shuō)明，否則機(jī)械能必定不守恒(一端固定的非彈性繩突然繃緊時(shí)，所連接的物體在沿繩方向上的分速度將瞬間減小為0）方程求解：對(duì)過(guò)程列出機(jī)械能守恒方程，對(duì)連接體再列出速度關(guān)系方程，求解方程【拔高訓(xùn)練】1.如圖，極限鐵籠飛車表演是用摩托車進(jìn)行的特技表演，表演者在半徑為R的球形鐵籠內(nèi)依靠摩托車高速行駛完成高難度動(dòng)作。若某一表演者和摩托車的總質(zhì)量為m，表演者騎摩托車在鐵籠內(nèi)豎直直徑所在的圓面上以速度大小v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，讓觀眾見(jiàn)證“讓摩托飛一會(huì)兒”的驚險(xiǎn)

4、時(shí)刻，設(shè)鐵籠對(duì)摩托車的阻力與車對(duì)鐵籠的壓力成正比，即，重力加速度為g，將表演者和摩托車視為質(zhì)點(diǎn)，則其( )A.在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)對(duì)鐵籠的壓力差為B.從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程中機(jī)械能增加了C.從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程中克服阻力做的功為D.從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程中摩托車牽引力做的功為2.如圖所示，某生產(chǎn)廠家為了測(cè)定該廠所生產(chǎn)的玩具車的性能，將兩個(gè)完全相同的玩具車A、B并排放在兩平行且水平的軌道上，分別通過(guò)掛鉤連接另一個(gè)與玩具車等質(zhì)量的貨車（無(wú)牽引力），控制兩車以相同的速度做勻速直線運(yùn)動(dòng).某時(shí)刻，通過(guò)控制器使兩車的掛鉤斷開(kāi)，玩具車A保持原來(lái)的牽引力不變，玩具車B保持原來(lái)的輸出功率不變，當(dāng)玩具車A的速度為時(shí)，玩具

5、車B的速度為，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到的阻力僅與質(zhì)量成正比，與速度無(wú)關(guān)，則關(guān)于此過(guò)程中下列說(shuō)法正確的是( )A.兩車的位移之比為6:5B.玩具車的功率變?yōu)樵瓉?lái)的4倍C.兩車克服阻力做功的比值為12:11D.兩車牽引力做功的比值為3:13.如圖所示，勁度系數(shù)的輕質(zhì)彈簧放置在光滑的水平面上，左端系在墻上，在大小為10 N的水平向左的推力F作用下，物塊緊挨著彈簧處于靜止?fàn)顟B(tài)，兩物塊不粘連，質(zhì)量均為?，F(xiàn)突然改變F的方向使其水平向右，即變?yōu)槔ψ饔迷谖飰KB上，同時(shí)F的大小按某種規(guī)律變化，使一起以的加速度向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，直到分離，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，則( )A.兩物塊剛開(kāi)始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，拉力為10 NB

6、.彈簧剛好恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，兩物塊正好分離C.從兩物塊一起做勻加速運(yùn)動(dòng)開(kāi)始，經(jīng)過(guò)兩物塊正好分離D.從兩物塊一起開(kāi)始做勻加速運(yùn)動(dòng)到分離，拉力F對(duì)物塊做的功為1.4 J4.我國(guó)自行研制的新一代ZBL-0988輪式步兵裝甲車已達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，成為中國(guó)軍方快速部署型輕裝甲部隊(duì)的主力裝備.該裝甲車在平直的公路上從靜止開(kāi)始加速，設(shè)在加速過(guò)程中發(fā)動(dòng)機(jī)的功率恒為P，裝甲車所受阻力恒為，經(jīng)過(guò)的時(shí)間和位移分別為，其加速度為a，發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為F，則在此加速過(guò)程中下列圖像中可能正確的是( )A.B.C.D.5.如圖，在豎直平面內(nèi)有光滑軌道段是豎直軌道，段是半徑為R的半圓弧軌道，均與圓心等高，兩個(gè)完全相同的小球（可視為質(zhì)

7、點(diǎn)）用一根長(zhǎng)為的輕桿連接在一起，套在段軌道上，則從Q球在B點(diǎn)處由靜止釋放到兩球第一次上升到最高點(diǎn)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是( )A.整個(gè)過(guò)程中兩球與輕桿組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.兩球第一次上升到最高點(diǎn)時(shí)，Q球可能位于C處C.當(dāng)小球Q位于半圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)，小球Q的速度是小球P速度的2倍D.當(dāng)小球P下降的速度為零時(shí)，連接小球的輕桿與成30角6.如圖所示，一張薄紙板放在光滑水平面上，其右端放有小木塊，小木塊與薄紙板的接觸面粗糙，原來(lái)系統(tǒng)靜止。現(xiàn)用水平恒力F向右拉薄紙板，小木塊在薄紙板上發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，直到從薄紙板上掉下來(lái)。上述過(guò)程中有關(guān)功和能的說(shuō)法正確的是( )。A.拉力F做的功等于薄紙板和小木塊動(dòng)能的

8、增加量B.摩擦力對(duì)小木塊做的功一定等于系統(tǒng)中由摩擦產(chǎn)生的熱量C.離開(kāi)薄紙板前小木塊可能先做加速運(yùn)動(dòng)，后做勻速運(yùn)動(dòng)D.小木塊動(dòng)能的增加量可能小于系統(tǒng)中由摩擦產(chǎn)生的熱量7.圖甲所示是打樁機(jī)的簡(jiǎn)易模型。質(zhì)量為的物塊在恒定拉力F作用下從與鐵釘接觸處由靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，上升一段高度后撤去F，到達(dá)最高點(diǎn)后自由下落，撞擊鐵釘后兩者一起向下運(yùn)動(dòng)，若以初始狀態(tài)物塊與鐵釘接觸處為零勢(shì)能點(diǎn)，物塊上升過(guò)程中，其機(jī)械能與上升高度h的關(guān)系圖像如圖乙所示。物塊撞擊鐵釘前不計(jì)所有摩擦和空氣阻力，已知鐵釘?shù)馁|(zhì)量為0.2 kg，。則( )A.物塊在F作用下向上運(yùn)動(dòng)的加速度大小為B.物塊上升過(guò)程的最大速度大小為C.物塊上升到0.25

9、m高度處拉力F的瞬時(shí)功率為12 WD.鐵釘被撞擊后瞬間速度大小為8.如圖所示，在距水平地面高為0.4 m處，水平固定一根長(zhǎng)直光滑桿，在桿上P點(diǎn)固定一定滑輪，滑輪可繞水平軸無(wú)摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)，在P點(diǎn)的右邊，桿上套有一質(zhì)量的滑塊A。半徑的光滑半圓形細(xì)軌道豎直地固定在地面上，其圓心O在P點(diǎn)的正下方，在軌道上套有一質(zhì)量也為的小球B。用一根不可伸長(zhǎng)的柔軟細(xì)繩，通過(guò)定滑輪將連接起來(lái)。桿和半圓形軌道在同一豎直面內(nèi)，均可看成質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)滑輪大小的影響?，F(xiàn)給滑塊A一個(gè)水平向右的恒力F作用，（g?。Ｏ铝姓f(shuō)法正確的是( )A.把小球B從地面拉到P的正下方C時(shí)力F做的功為20 JB.小球B運(yùn)動(dòng)到C處時(shí)的速度為零C.小球B被拉

10、到與滑塊A速度大小相等時(shí)，離地面高度為0.225 mD.把小球B從地面拉到P的正下方C時(shí)，小球B的機(jī)械能增加了20 J9.如圖所示，是半徑為R的四分之一圓弧軌道，軌道底端B點(diǎn)與一水平軌道相切，水平軌道又在C點(diǎn)與足夠長(zhǎng)的斜面平滑連接，軌道B處有一擋板（厚度不計(jì)），斜面足夠長(zhǎng)。在圓弧軌道上靜止著N個(gè)半徑為的光滑剛性小球，小球恰好將圓弧軌道鋪滿，小球從A到B依次標(biāo)記為1、2、3、N號(hào)。現(xiàn)將圓弧軌道末端B處的擋板拿走，N個(gè)小球由靜止開(kāi)始沿軌道運(yùn)動(dòng)，不計(jì)摩擦與空氣阻力，下列說(shuō)法正確的是( )A.N個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不會(huì)散開(kāi)B.第1個(gè)小球從A到B過(guò)程中機(jī)械能守恒C.第1個(gè)小球到達(dá)B點(diǎn)前第N個(gè)小球做勻加

11、速運(yùn)動(dòng)D.第1個(gè)小球到達(dá)最低點(diǎn)的速度小于10.如圖甲所示是某水中漂流景點(diǎn)，皮劃艇先沿滑道下滑，之后達(dá)到較大速度離開(kāi)滑道沖上江面?，F(xiàn)將其簡(jiǎn)化為圖乙所示模型，和都是長(zhǎng)為、高為的傾斜直軌道（軌道和軌道錯(cuò)位），是半徑為的水平半圓軌道，是長(zhǎng)為的水平直軌道，各軌道平滑連接，皮劃艇在各直軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力大小恒為重力的0.1，在半圓軌道上運(yùn)動(dòng)時(shí)的阻力恒定?，F(xiàn)有質(zhì)量的載人皮劃艇從A點(diǎn)由靜止下滑，經(jīng)過(guò)半圓軌道中點(diǎn)C時(shí)的速度大小為8 m/s，皮劃艇可視為質(zhì)點(diǎn)，g取，求：（1）皮劃艇運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)時(shí)所需的向心力大小及從A點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至C點(diǎn)過(guò)程中損失的機(jī)械能；（2）皮劃艇在半圓軌道段克服阻力做的功；（3）實(shí)際情況下，若皮劃艇入

12、水時(shí)艇身傾斜程度超過(guò)30，皮劃艇有穿入水中的危險(xiǎn)，為保障安全，水平直軌道離水面的高度H的最大值為多少？答案以及解析1.答案：BCD解析：表演者和摩托車在最低點(diǎn)時(shí)有，表演者和摩托車在最高點(diǎn)時(shí)有，可知表演者和摩托車在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)對(duì)鐵籠的壓力差,A錯(cuò)誤；表演者和摩托車從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，速率不變，動(dòng)能不變，重力勢(shì)能增加，故從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程中機(jī)械能增加，B正確；設(shè)表演者和摩托車從最低點(diǎn)逆時(shí)針做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，把右邊半個(gè)圓弧n等分，即每一小段的長(zhǎng)為，在右側(cè)圓周下半部分任取一小段圓弧A，如圖，則，同理，在右側(cè)圓周上半部分與A對(duì)稱位置B有，根據(jù)對(duì)稱性可知，在上半圓周與下半圓周對(duì)稱點(diǎn)附

13、近很小一段圓弧上的阻力做的功之和為，所以表演者和摩托車從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程中克服阻力做的功為，C正確；根據(jù)能量守恒定律可知，從最低點(diǎn)到最高點(diǎn)過(guò)程中摩托車牽引力做的功為，可得，D正確。2.答案：C解析：設(shè)掛鉤斷開(kāi)瞬間的牽引力為，玩具車受到的摩擦力大小，對(duì)玩具車分析有，對(duì)玩具車分析有，已知，對(duì)玩具車分析由動(dòng)量定理有，整理得，A錯(cuò)誤；克服阻力做的功，則，C正確；牽引力做的功，得，D錯(cuò)誤；由，B錯(cuò)誤.3.答案：CD解析：系統(tǒng)靜止時(shí)，彈簧的壓縮量設(shè)為，代入，解得，兩物塊剛開(kāi)始向右做勻加速運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)兩物塊由牛頓第二定律有，代入數(shù)據(jù)可得，A錯(cuò)誤；兩物塊剛好分離時(shí)，物塊之間的彈力正好為0，設(shè)此時(shí)彈簧的壓縮量為

14、，對(duì)物塊A由牛頓第二定律有，解得，B錯(cuò)誤；兩物塊一起做勻加速運(yùn)動(dòng)，分離時(shí)運(yùn)動(dòng)的位移，由解得，C正確；彈簧對(duì)兩物塊向右的彈力與彈簧的壓縮量x的關(guān)系圖象如圖所示，彈力對(duì)兩物塊做正功，則有，由胡克定律有，可得，兩物塊從一起做勻加速運(yùn)動(dòng)到分離，應(yīng)用動(dòng)能定理有，解得，D正確。4.答案：C解析：因?yàn)檠b甲車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率恒為P，所以圖像應(yīng)為一條水平橫線，故A錯(cuò)誤：由可知，故圖像應(yīng)是一次函數(shù)圖像，但是因?yàn)閍不可能取負(fù)值，故第四象限的圖像應(yīng)為虛線，故B錯(cuò)誤；由可知，圖像的斜率為，由于此過(guò)程加速度a的值隨著速度的增加而不斷變小，最后裝甲車做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故C正確；由可知，圖像為反比例函數(shù)圖像，但是D選項(xiàng)的圖像為正比

15、例函數(shù)圖像，故D錯(cuò)誤.5.答案：AD解析：因?yàn)檎麄€(gè)過(guò)程中只有重力對(duì)兩小球與輕桿組成的系統(tǒng)做功，系統(tǒng)機(jī)械能守恒，A正確；由幾何關(guān)系可知，若Q球位于C處，則P球位于釋放點(diǎn)下方，由機(jī)械能守恒定律可知此時(shí)系統(tǒng)的動(dòng)能不為零，故C不可能為兩球第一次上升到最高點(diǎn)時(shí)Q球的位置，B錯(cuò)誤；如圖1，當(dāng)小球Q第一次位于半圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)，小球P和Q的速度在桿上的投影相等，即，得，C錯(cuò)誤；當(dāng)小球P第一次下降的速度為零時(shí)，Q球的速度在桿上的投影為零，則速度與桿垂直，又速度與半徑垂直，所以輕桿一定過(guò)半圓弧的圓心，如圖2，由幾何關(guān)系可知連接小球的輕桿與成30角，D正確。6.答案：D解析：由功能關(guān)系，拉力F做的功等于薄紙板和小

16、木塊動(dòng)能的增加量與系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能之和，A項(xiàng)錯(cuò)誤；摩擦力對(duì)小木塊做的功等于小木塊動(dòng)能的增加量，B項(xiàng)錯(cuò)誤；離開(kāi)薄紙板前小木塊一直在做勻加速運(yùn)動(dòng)，C項(xiàng)錯(cuò)誤；對(duì)于系統(tǒng)，由摩擦產(chǎn)生的熱量，其中為小木塊相對(duì)薄紙板運(yùn)動(dòng)的路程，若薄紙板的位移為，小木塊相對(duì)地面的位移為，則，且存在大于、等于或小于三種可能，對(duì)小木塊，即Q存在大于、等于或小于三種可能，D項(xiàng)正確。7.答案：AC解析：本題考查根據(jù)能量變化圖像分析運(yùn)動(dòng)情況。對(duì)物塊來(lái)說(shuō)，除重力之外拉力做的功等于機(jī)械能的變化量，即，所以，根據(jù)牛頓第二定律可得，故A正確；由題圖乙可知，物塊上升1.0 m高度時(shí)速度最大，根據(jù)速度位移關(guān)系可得，故B錯(cuò)誤；物塊上升到0.25 m高

17、度處時(shí)速度大小為，拉力F的瞬時(shí)功率為，故C正確；設(shè)物塊撞擊鐵釘前的速度為，全過(guò)程根據(jù)動(dòng)能定理可得，代入數(shù)據(jù)解得，物塊與鐵釘碰撞過(guò)程中內(nèi)力遠(yuǎn)大于外力，根據(jù)動(dòng)量守恒定律可得，代入數(shù)據(jù)解得，故D錯(cuò)誤。8.答案：ACD解析：本題考查外力作用下繩連系統(tǒng)在曲線運(yùn)動(dòng)中的能量變化。把小球B從地面拉到P點(diǎn)正下方C點(diǎn)的過(guò)程中，力F作用點(diǎn)的位移為，則力F做的功，選項(xiàng)A正確；把小球B從地面拉到P點(diǎn)正下方C點(diǎn)時(shí)，此時(shí)B的速度方向與細(xì)繩方向垂直，A的速度為零，設(shè)B的速度為v，由動(dòng)能定理得，解得，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；當(dāng)細(xì)繩與半圓形軌道相切時(shí)，小球B的速度方向沿圓周的切線方向向上，與細(xì)繩方向重合，小球B與滑塊A速度大小相等，由幾何關(guān)

18、系可得，選項(xiàng)C正確；B的機(jī)械能增加量等于力F做的功，即20 J，選項(xiàng)D正確。9.答案：AD解析：本題考查多物體的多過(guò)程問(wèn)題。在下滑的過(guò)程中，水平軌道上的小球要做勻速運(yùn)動(dòng)，而圓弧軌道上的小球要做加速運(yùn)動(dòng)，則后面的小球?qū)η懊娴男∏蛴邢蚯暗膲毫ψ饔?，所以小球之間始終相互擠壓，沖上斜面后，后面的小球把前面的小球往上壓，所以小球之間始終相互擠壓，故N個(gè)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終不會(huì)散開(kāi)，故A正確；第1個(gè)小球在下落過(guò)程中受到擠壓，所以有外力對(duì)小球做功，小球的機(jī)械能不守恒，故B錯(cuò)誤；由于小球在下落過(guò)程中速度發(fā)生變化，同時(shí)相互間的擠壓力發(fā)生變化，所以第1個(gè)小球到達(dá)B點(diǎn)前第N個(gè)小球不可能做勻加速運(yùn)動(dòng)，故C錯(cuò)誤；對(duì)N個(gè)小球整體來(lái)說(shuō)，它們呈圓弧分布在段時(shí)，重心