【高考物理】2026高考導(dǎo)與練總復(fù)習(xí)物理一輪（基礎(chǔ)版）第九章第7講實(shí)驗(yàn)觀察電容器的充、放電現(xiàn)象含答案第7講實(shí)驗(yàn):觀察電容器的充、放電現(xiàn)象一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?.理解電容器的儲(chǔ)能特性及其在電路中能量的轉(zhuǎn)換規(guī)律。2.了解電容器充、放電過程中,電路中的電流和電容器兩端電壓的變化規(guī)律,會(huì)計(jì)算電容器充、放電的電荷量。二、實(shí)驗(yàn)過程1.電容器的充電過程如圖所示,當(dāng)開關(guān)S接1時(shí),電容器接通電源,在電場力的作用下自由電子從正極板經(jīng)過電源向負(fù)極板移動(dòng),正極板因失去電子而帶正電,負(fù)極板因獲得電子而帶負(fù)電。正、負(fù)極板帶等量的正、負(fù)電荷。電荷在移動(dòng)的過程中形成電流。在充電開始時(shí)電流比較大,以后隨著極板上電荷的增多,電流逐漸減小,當(dāng)電容器兩極板間電壓等于電源電壓時(shí),電荷停止定向移動(dòng),電流I=0。2.電容器的放電過程如圖所示,當(dāng)開關(guān)S接2時(shí),相當(dāng)于將電容器的兩極板直接用導(dǎo)線連接起來,電容器正、負(fù)極板上電荷發(fā)生中和。在電子移動(dòng)過程中,形成電流。放電開始時(shí)電流較大,隨著兩極板上的電荷量逐漸減小,電路中的電流逐漸減小,兩極板間的電壓也逐漸減小到零。3.電容器充、放電時(shí)的能量轉(zhuǎn)化充電后,電容器儲(chǔ)存了電能。放電時(shí),儲(chǔ)存的電能釋放出來,轉(zhuǎn)化為其他形式的能。三、數(shù)據(jù)處理1.整個(gè)圖像與橫軸所圍的面積的物理意義是整個(gè)充電或放電時(shí)間內(nèi)通過電流表的電荷量,也等于充滿電后或放電開始時(shí)電容器極板上的電荷量。2.估算電容器充電或放電過程中電荷量的方法是:先算出一個(gè)小方格代表的電荷量,然后數(shù)出整個(gè)圖像與橫軸所圍的面積中的方格數(shù)(大于半個(gè)的按一個(gè)方格計(jì)算,小于半個(gè)的舍棄)。電容器充電或放電過程中電荷量為一個(gè)小方格代表的電荷量乘以方格數(shù)。四、誤差分析1.電壓表讀數(shù)及電流表不夠靈敏造成偶然誤差。2.充放電時(shí)間較短、記錄現(xiàn)象不夠準(zhǔn)確出現(xiàn)偶然誤差。3.電容器電容較小和電源不穩(wěn)定造成系統(tǒng)誤差。五、注意事項(xiàng)1.電流表要選用小量程的靈敏電流計(jì)。2.要選擇大容量的電容器。3.實(shí)驗(yàn)要在干燥的環(huán)境中進(jìn)行。4.在做放電實(shí)驗(yàn)時(shí),在電路中串聯(lián)一個(gè)電阻,以免燒壞電流表?？键c(diǎn)一基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)[例1]【定性分析】(2023·全國新課標(biāo)卷,22)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中,所用器材如下:電池、電容器、電阻箱、定值電阻、小燈泡、多用電表、電流表、秒表、單刀雙擲開關(guān)以及導(dǎo)線若干。(1)用多用電表的電壓擋檢測(cè)電池的電壓。檢測(cè)時(shí),紅表筆應(yīng)該與電池的(選填“正極”或“負(fù)極”)接觸。

(2)某同學(xué)設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)電路如圖甲所示。先將電阻箱的阻值調(diào)為R1,將單刀雙擲開關(guān)S與“1”端相接,記錄電流隨時(shí)間的變化。電容器充電完成后,開關(guān)S再與“2”端相接,相接后小燈泡亮度變化情況可能是。(填正確答案標(biāo)號(hào))

A.迅速變亮,然后亮度趨于穩(wěn)定B.亮度逐漸增大,然后趨于穩(wěn)定C.迅速變亮,然后亮度逐漸減小至熄滅(3)將電阻箱的阻值調(diào)為R2(R2>R1),再次將開關(guān)S與“1”端相接,再次記錄電流隨時(shí)間的變化情況。兩次得到的電流I隨時(shí)間t變化如圖乙中曲線所示,其中實(shí)線是電阻箱阻值為(選填“R1”或“R2”)時(shí)的結(jié)果,曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的(選填“電壓”或“電荷量”)。

【答案】(1)正極(2)C(3)R2電荷量【解析】(1)電流從多用電表的紅表筆流入,黑表筆流出,故用多用電表的電壓擋檢測(cè)電池的電壓時(shí),紅表筆應(yīng)該與電池的正極接觸。(2)電容器充電完成后,當(dāng)開關(guān)S與“2”端相接,接入小燈泡,電容器放電,回路立即形成電流,小燈泡迅速變亮,開始時(shí)兩極板電荷量較多,電勢(shì)差較大,隨著不斷放電,兩極板電荷量變少,電勢(shì)差變小,流過小燈泡的電流減小,小燈泡亮度減小,直至兩極板電荷量為零,無電流流過,小燈泡熄滅。(3)開始充電時(shí)兩極板不帶電,兩極板電勢(shì)差為零,由圖像可知,開始充電時(shí)實(shí)線的電流較小,故電路中的電阻較大,因此電阻箱阻值為R2;由q=It知,I-t曲線與坐標(biāo)軸所圍面積等于該次充電完成后電容器上的電荷量。[例2]【定量計(jì)算】(2024·廣西卷,12)某同學(xué)為探究電容器充、放電過程,設(shè)計(jì)了圖甲實(shí)驗(yàn)電路。器材如下:電容器,電源E(電動(dòng)勢(shì)6V,內(nèi)阻不計(jì)),電阻R1=400.0Ω,電阻R2=200.0Ω,電流傳感器,開關(guān)S1、S2,導(dǎo)線若干。實(shí)驗(yàn)步驟如下:(1)斷開S1、S2,將電流傳感器正極與a節(jié)點(diǎn)相連,其數(shù)據(jù)采樣頻率為5000Hz,則采樣周期為s。

(2)閉合S1,電容器開始充電,直至充電結(jié)束,得到充電過程的I-t曲線如圖乙,由圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為mA(結(jié)果保留3位有效數(shù)字)。

(3)保持S1閉合,再閉合S2,電容器開始放電,直至放電結(jié)束,則放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓為V。

(4)實(shí)驗(yàn)得到放電過程的I-t曲線如圖丙,I-t曲線與坐標(biāo)軸所圍面積對(duì)應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.0188C,則電容器的電容C為μF。圖丙中I-t曲線與橫坐標(biāo)、直線t=1s所圍面積對(duì)應(yīng)電容器釋放的電荷量為0.0038C,則t=1s時(shí)電容器兩極板間電壓為V(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

【答案】(1)2.0×10-4(2)15.0(3)2(4)4.7×1035.2【解析】(1)采樣周期為T=1f=2.0×10-4s(2)由題圖乙可知開關(guān)S1閉合瞬間流經(jīng)電阻R1的電流為15.0mA。(3)放電結(jié)束后電容器兩極板間電壓等于R2兩端電壓,根據(jù)閉合電路歐姆定律得電容器兩極板間電壓為UC=ER1+R2·R2(4)充電結(jié)束后電容器兩端電壓為UC′=E=6V,故可得放電過程釋放的電荷量ΔQ=C(UC′-UC)=0.0188C,解得C=4.7×103μF。設(shè)t=1s時(shí)電容器兩極板間電壓為UC″,則C(UC′-UC″)=0.0038C,解得UC″≈5.2V。[例3]【誤差分析】(2024·湖南二模)如圖甲為“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)器材:電源E(電動(dòng)勢(shì)9.50V,內(nèi)阻可忽略)、電容器C(標(biāo)稱電容值為470μF,擊穿電壓為10V)、電阻箱R、微安表G、單刀雙擲開關(guān)S和導(dǎo)線若干。完成下列實(shí)驗(yàn)的相關(guān)內(nèi)容:(1)按照?qǐng)D甲的電路圖,把圖乙中的器材連接成完整的實(shí)驗(yàn)電路。(2)實(shí)驗(yàn)步驟:步驟①:將開關(guān)S打到1,給電容器C充電,觀察微安表G的示數(shù)變化直到讀數(shù)穩(wěn)定;步驟②:先打開手機(jī)視頻錄制軟件,再將開關(guān)S打到2位置,觀察并用視頻記錄電容器C的放電過程中微安表G的示數(shù)變化情況;步驟③:斷開開關(guān)S,查閱視頻,記錄0～160s內(nèi),微安表G的讀數(shù)隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù);步驟④:在坐標(biāo)紙上以時(shí)間t為橫軸,微安表G的讀數(shù)I為縱軸,描點(diǎn)作出I-t圖像,如圖丙。(3)分析圖丙可知:①電容器放電過程電流的變化規(guī)律為:放電電流逐漸(選填“增大”“減小”或“不變”),放電電流隨時(shí)間的變化率逐漸(選填“增大”“減小”或“不變”)。

②圖丙中,圖像與橫軸所包圍的面積為84格,可求得該電容器的電容值為μF。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(4)步驟①中,微安表G的讀數(shù)穩(wěn)定時(shí),并不為0,始終保持在12μA,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是電容器(選填“短路”或“漏電”)。

【答案】(1)圖見解析(3)①減小減?、?.4×102(4)漏電【解析】(1)按照題圖甲的電路圖,實(shí)物圖連接如圖所示。(3)①由題圖丙可知,電容器放電過程電流的變化規(guī)律為:放電電流逐漸減小,放電電流隨時(shí)間的變化率逐漸減小。②充電后電容器兩極板間電勢(shì)差為U=9.5V,由電容定義式可知C=QU=84×10×10-442μF≈4.4×102μF。(4)步驟①中,微安表G的讀數(shù)穩(wěn)定時(shí),并不為0,始終保持在12μA,出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是電容器漏電。考點(diǎn)二創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)[例4]【實(shí)驗(yàn)情境的創(chuàng)新】(2023·山東卷,14)電容儲(chǔ)能已經(jīng)在電動(dòng)汽車,風(fēng)、光發(fā)電、脈沖電源等方面得到廣泛應(yīng)用。某同學(xué)設(shè)計(jì)圖甲所示電路,探究不同電壓下電容器的充、放電過程,器材如下:電容器C(額定電壓10V,電容標(biāo)識(shí)不清);電源E(電動(dòng)勢(shì)12V,內(nèi)阻不計(jì));電阻箱R1(阻值0～99999.9Ω);滑動(dòng)變阻器R2(最大阻值20Ω,額定電流2A);電壓表V(量程15V,內(nèi)阻很大);發(fā)光二極管D1、D2,開關(guān)S1、S2,電流傳感器,計(jì)算機(jī),導(dǎo)線若干。回答以下問題:(1)按照?qǐng)D甲連接電路,閉合開關(guān)S1,若要升高電容器充電電壓,滑動(dòng)變阻器滑片應(yīng)向(選填“a”或“b”)端滑動(dòng)。

(2)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置,電壓表表盤如圖乙所示,示數(shù)為V(結(jié)果保留1位小數(shù))。

(3)繼續(xù)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器滑片位置,電壓表示數(shù)為8.0V時(shí),開關(guān)S2擲向1,得到電容器充電過程的I-t圖像,如圖丙所示。借鑒“用油膜法估測(cè)油酸分子的大小”實(shí)驗(yàn)中估算油膜面積的方法,根據(jù)圖像可估算出充電結(jié)束后,電容器存儲(chǔ)的電荷量為C(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(4)本電路中所使用電容器的電容約為F(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

(5)電容器充電后,將開關(guān)S2擲向2,發(fā)光二極管(選填“D1”或“D2”)閃光。

【答案】(1)b(2)6.5(3)3.9×10-3(4)4.9×10-4(5)D1【解析】(1)滑動(dòng)變阻器采用分壓式接法,故滑片向b端滑動(dòng)電容器充電電壓升高。(2)由題圖乙可知,電壓表量程為15V,每個(gè)小格為0.5V,故示數(shù)為6.5V。(3)I-t圖像與坐標(biāo)軸所圍的面積表示電容器存儲(chǔ)的電荷量,由題圖丙可知,總共39個(gè)小格,故電容器存儲(chǔ)的電荷量為3.9×10-3C。(4)由電容的定義式C=QU得C≈4.9×10-4F(5)由題圖甲可知,電容器充電后,左極板帶正電,將開關(guān)S2擲向2,電容器放電,D1導(dǎo)通,則發(fā)光二極管D1閃光。[例5]【實(shí)驗(yàn)方法的創(chuàng)新】(2024·河南鄭州一模)收音機(jī)中可變電容器作為調(diào)諧電臺(tái)使用,如圖甲為空氣介質(zhì)單聯(lián)可變電容器的結(jié)構(gòu),它是利用正對(duì)面積的變化改變電容器電容大小的原理工作的,某同學(xué)想要研究這種電容器充、放電的特性,于是將其接到如圖乙所示的實(shí)驗(yàn)電路中,實(shí)驗(yàn)開始時(shí)電容器不帶電。(1)首先將開關(guān)S打向1,這時(shí)觀察到靈敏電流計(jì)G有短暫的示數(shù),穩(wěn)定后,旋轉(zhuǎn)旋鈕,使電容器正對(duì)面積迅速變大,從開始旋轉(zhuǎn)旋鈕到最終穩(wěn)定過程中,流過靈敏電流計(jì)的電流方向是(選填“從左到右”或“從右到左”),靈敏電流計(jì)示數(shù)隨時(shí)間變化的圖像可能是(填選項(xiàng)中的字母序號(hào))。

AB CD(2)充電穩(wěn)定后,斷開單刀雙擲開關(guān),用電壓表接在電容器兩端測(cè)量電壓,發(fā)現(xiàn)讀數(shù)緩慢減小,原因是。

(3)該同學(xué)做完實(shí)驗(yàn),得到電容器的電容后,突然想起他用的是一節(jié)舊電池(電動(dòng)勢(shì)不變,內(nèi)阻不可忽略),他想要得到盡量精確的電容值,(選填“需要”或“不需要”)重新?lián)Q一節(jié)新電池來測(cè)量。

【答案】(1)從左到右A(2)電壓表并非理想電表,電容器通過電壓表放電(3)不需要【解析】(1)電容器充電時(shí),電流方向從左到右,剛開始電流比較大,充電結(jié)束后,電流為0;電容C=εrS4πkd,當(dāng)電容器正對(duì)面積迅速變大時(shí),電容迅速增大,又由Q=CU,可得電容器的帶電量Q增加,故電容器再次充電,(2)用電壓表接在電容器兩端測(cè)量電壓,發(fā)現(xiàn)讀數(shù)緩慢減小,說明電容器在緩慢放電,即電路中有電流,這是因?yàn)殡妷罕聿皇抢硐腚妷罕怼?3)本實(shí)驗(yàn)測(cè)量電容的原理是C=QU,電容器的帶電量Q=It,可由步驟(1)所得的I-t圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積求得;充電后兩極板之間電壓由步驟(2)中的電壓表測(cè)得。給電容器充電時(shí)由于使用了舊電池,導(dǎo)致充電時(shí)電流較小,充電的時(shí)間會(huì)稍長一點(diǎn),當(dāng)充電電流等于0時(shí),電容器兩端電壓仍然等于電源電動(dòng)勢(shì),所以電容器最終所帶電量不變,不影響測(cè)量結(jié)果,(滿分:60分)1.(16分)(2025·山西太原期中)在“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)中:某同學(xué)的實(shí)驗(yàn)電路圖如圖甲,電源輸出電壓恒為8V,S是單刀雙擲開關(guān),C為電容器。該同學(xué)先讓S與“1”端相連,穩(wěn)定后,將S與“2”端相連,直至電流傳感器示數(shù)為0,如圖乙記錄了該過程中通過電容器的電流隨時(shí)間的變化情況。(1)當(dāng)開關(guān)S接到“1”時(shí),電容器處于過程;當(dāng)開關(guān)S接到“2”時(shí),電容器處于過程(以上兩空均選填“充電”或“放電”);放電過程中,通過電阻R0的電流方向與充電過程(選填“相同”或“相反”)。

(2)圖像陰影表示i-t圖像與對(duì)應(yīng)時(shí)間軸所圍成的面積,面積表示的物理意義是。

(3)圖乙中陰影部分的面積S1(選填“>”“<”或“=”)S2。

【答案】(1)充電放電相反(2)電荷量(3)=【解析】(1)當(dāng)開關(guān)S接到“1”時(shí),電容器與電源相連,電容器處于充電狀態(tài);當(dāng)開關(guān)S接到“2”時(shí),電容器處于放電狀態(tài)。充電時(shí),通過電阻R0的電流方向向左,電容器上極板帶正電,所以放電時(shí),通過電阻R0的電流方向向右,兩個(gè)過程通過電阻R0的電流方向相反。(2)根據(jù)公式q=it,可知i-t圖像與對(duì)應(yīng)時(shí)間軸所圍成的面積表示的物理意義是電荷量。(3)充電前,電容器的電荷量為零,放電完成后,電容器的電荷量為零,可知電容器充電量等于放電量,故題圖乙中陰影部分的面積S1=S2。2.(14分)(2024·海南卷,15)用如圖甲所示的電路觀察電容器的充放電現(xiàn)象,實(shí)驗(yàn)器材有電源E、電容器C、電壓表、電流表、電流傳感器、計(jì)算機(jī)、定值電阻R、單刀雙擲開關(guān)S1、開關(guān)S2、導(dǎo)線若干。(1)閉合開關(guān)S2,將S1接1,電壓表示數(shù)增大,最后穩(wěn)定在12.3V。在此過程中,電流表的示數(shù)(填選項(xiàng)標(biāo)號(hào))。

A.一直穩(wěn)定在某一數(shù)值B.先增大,后逐漸減小為零C.先增大,后穩(wěn)定在某一非零數(shù)值(2)先后斷開開關(guān)S2、S1,將電流表更換成電流傳感器,再將S1接2,此時(shí)通過定值電阻R的電流方向?yàn)?選填“a→b”或“b→a”),通過傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),畫出電流隨時(shí)間變化的I-t圖像,如圖乙,t=2s時(shí)I=1.10mA,圖中M、N區(qū)域面積比為8∶7,可求出R=kΩ(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)。

【答案】(1)B(2)a→b5.2【解析】(1)由題圖甲可知,當(dāng)閉合開關(guān)S2,將S1接1時(shí),電源為電容器充電,電流表示數(shù)先從0增大到某一數(shù)值,隨著電容器的不斷充電,電路中的充電電流逐漸減小,當(dāng)電容器充滿電后,電路相當(dāng)于斷路,電流為零,B正確。(2)由題圖甲可知,當(dāng)閉合開關(guān)S2,將S1接1時(shí),電容器的上極板與電源正極相連,電容器充電結(jié)束后上極板帶正電,當(dāng)將S1接2時(shí),電容器放電,此時(shí)通過定值電阻R的電流方向?yàn)閍→b;電容器開始放電前兩端電壓為12.3V,由題圖乙可知,當(dāng)t=2s時(shí),電路中的電流I=1.10mA,可知此時(shí)電容器兩端的電壓為U2=IR,可得0～2s內(nèi)的放電量為Q1=ΔU·C=(12.3-1.10×10-3×R)×C,2s后到放電結(jié)束的放電量為Q2=ΔU′·C=1.10×10-3×R×C,已知題圖乙中M、N區(qū)域面積之比為8∶7,則Q1Q2=87,解得R≈5.3.(16分)(2024·廣西河池階段練習(xí))某同學(xué)設(shè)計(jì)了如圖甲所示的電路,用來完成“觀察電容器的充、放電現(xiàn)象”實(shí)驗(yàn)。(1)將開關(guān)S接通1,電容器的(選填“上”或“下”)極板帶正電,再將S接通2,通過電流表的電流方向向(選填“左”或“右”)。

(2)實(shí)驗(yàn)中所使用的電容器如圖乙所示,其標(biāo)稱值為“16V3300μF”,當(dāng)電容器兩端的電壓為6V時(shí),電容器正極板帶電荷量為。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(3)下列關(guān)于電容器充電時(shí),所帶電荷量Q與時(shí)間t的關(guān)系、所帶電荷量Q與兩極板間的電壓U的關(guān)系正確的是。(多選)

AB CD(4)如圖丙所示為利用傳感器研究電容器放電過程的實(shí)驗(yàn)電路,實(shí)驗(yàn)時(shí)先將開關(guān)S與1端相連,電源向電容器充電,待電路穩(wěn)定后,t=0時(shí)刻把開關(guān)S擲向2端,電容器通過電阻放電,傳感器將電流信息傳入計(jì)算機(jī),屏幕上顯示出電流隨時(shí)間變化的i-t曲線如圖丁所示,這個(gè)曲線的橫坐標(biāo)是放電時(shí)間,縱坐標(biāo)是放電電流,則電容器釋放的最大電荷量約為。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

【答案】(1)下右(2)2.0×10-2C(3)AD(4)3.2×10-3C【解析】(1)將開關(guān)S接通1,電容器下極板與電源正極連接,故下極板帶正電。將S接通2,電流由下極板通過電阻、電流表流向上極板,故通過電流表的電流方向向右。(2)由電容的定義式,可得電容器正極板帶電荷量為Q=CU=3300×10-6×6C=1.98×10-2C≈2.0×10-2C。(3)充電過程中,電荷量隨時(shí)間逐漸增大,且充電電流逐漸減小,Q-t圖像斜率變小,A正確,B錯(cuò)誤;由Q=CU可知,電容不變,電荷量與電壓成正比,C錯(cuò)誤,D正確。(4)i-t圖像中圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積表示電荷量,大于半格記為一格,小于半格舍去,約為40格,故電容器在放電過程中釋放的電荷量約為Q=40×0.2×10-3×0.4C=3.2×10-3C。4.(14分)(2024·江蘇泰州一模)電容儲(chǔ)能已經(jīng)在電動(dòng)汽車、風(fēng)力發(fā)電等方面得到廣泛應(yīng)用。某同學(xué)設(shè)計(jì)了圖甲所示電路,探究不同電壓下電容器的充、放電過程和測(cè)定電容器的電容。器材如下:電容器C(額定電壓10V,電容標(biāo)識(shí)不清);電源E(電動(dòng)勢(shì)12V,內(nèi)阻不計(jì));滑動(dòng)變阻器R1(最大阻值20Ω);電阻箱R2(阻值0～9999.9Ω);電壓表V(量程15V,內(nèi)阻較大);開關(guān)S1、S2,電流傳感器,計(jì)算機(jī),導(dǎo)線若干。(1)按照?qǐng)D甲連接電路,閉合開關(guān)S1、斷開開關(guān)S2,調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器R1的滑片向b端滑動(dòng)。(2)當(dāng)電壓表的示數(shù)為U1=3V時(shí),調(diào)節(jié)R2的阻值,閉合開關(guān)S2,通過計(jì)算機(jī)得到電容器充電過程電流隨時(shí)間變化的圖像;保持R2的阻值不變,斷開開關(guān)S1,得到電容器放電過程電流隨時(shí)間變化的圖像,圖像如圖乙所示。測(cè)得I1=6mA,則R2=Ω。

(3)重復(fù)上述實(shí)驗(yàn),得到不同電壓下電容器的充、放電過程的電流和時(shí)間的圖像,利用面積法可以得到電容器電荷量的大小,測(cè)出不同電壓下電容器所帶的電荷量如下表:實(shí)驗(yàn)次數(shù)123456U/V345678Q/(10-3C)0.140.190.240.300.330.38請(qǐng)?jiān)趫D丙中作出U-Q圖像,并利用圖像求出電容器的電容為F。(結(jié)果保留2位有效數(shù)字)

(4)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),相同電壓下電容器充、放電過程的電流和時(shí)間圖像中的I1總是略大于I2,其原因是。

【答案】(2)500(3)圖見解析5.0×10-5(4)見解析【解析】(2)由題圖乙可知,充電的最大電流值為I1,根據(jù)歐姆定律可得R2=U1I1=500(3)U-Q圖像如圖所示,根據(jù)C=QU可得U=1C·Q,所以圖線斜率的倒數(shù)表示電容器電容,即C=1k=0.3×10-36F=5(4)充電過程,R2會(huì)把一部分電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能,導(dǎo)致充電電流的最大值略大于放電電流的最大值?！菊n標(biāo)要求】1.理解功和功率。了解生產(chǎn)生活中常見機(jī)械的功率大小及其意義。2.理解重力勢(shì)能,知道重力勢(shì)能的變化與重力做功的關(guān)系。定性了解彈性勢(shì)能。3.理解動(dòng)能和動(dòng)能定理。能用動(dòng)能定理解釋生產(chǎn)生活中的現(xiàn)象。4.通過實(shí)驗(yàn),驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律。理解機(jī)械能守恒定律,體會(huì)守恒觀念對(duì)認(rèn)識(shí)物理規(guī)律的重要性。能用機(jī)械能守恒定律分析生產(chǎn)生活中的有關(guān)問題?！究记榉治觥抗εc功率2024·廣東卷·T9、2024·福建卷·T11、2023·廣東卷·T8、2023·新課標(biāo)卷·T15、2023·山東卷·T4、2023·北京卷·T11動(dòng)能和動(dòng)能定理2024·新課標(biāo)卷·T24、2023·湖南卷·T8、2023·湖北卷·T14、2023·新課標(biāo)卷·T20機(jī)械能守恒定律2024·山東卷·T7、2023·全國甲卷·T24、2023·浙江6月選考卷·T18實(shí)驗(yàn):驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律2023·天津卷·T9、2022·廣東卷·T11第1講功與功率解放軍戰(zhàn)士為了增強(qiáng)身體素質(zhì),進(jìn)行拉輪胎負(fù)重訓(xùn)練,如圖所示,已知繩子與水平地面間的夾角恒為θ,輪胎質(zhì)量為m,若該戰(zhàn)士由靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng),位移為x時(shí),速度達(dá)到v,已知繩上拉力大小恒為F,重力加速度為g,則由靜止加速到v的過程中:(1)輪胎所受各力對(duì)輪胎做的功分別為多少?輪胎所受合力做的功為多少?(2)拉力的最大功率為多少?拉力的平均功率為多少?1.關(guān)于功和功率,下列說法正確的是()[A]功是矢量,功的正負(fù)表示方向[B]恒力做功的大小一定與物體的運(yùn)動(dòng)路徑有關(guān)[C]某時(shí)刻的瞬時(shí)功率可能等于一段時(shí)間內(nèi)的平均功率[D]發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際功率總等于額定功率【答案】C2.(多選)如圖所示,某同學(xué)到超市購物時(shí),用大小恒為40N、方向與水平面成60°角斜向上的拉力使購物籃以1m/s的速度在水平地面上做勻速直線運(yùn)動(dòng),則()[A]前進(jìn)6s內(nèi)拉力所做的功為240J[B]前進(jìn)6s內(nèi)重力所做的功為1203J[C]前進(jìn)6s內(nèi)拉力的平均功率為20W[D]6s末拉力做功的瞬時(shí)功率為20W【答案】CD【答案】力的方向力的方向位移恒力正功負(fù)功克服不做功快慢平均功率平均瞬時(shí)考點(diǎn)一恒力做功的分析和計(jì)算1.功的正負(fù)的判斷方法(1)根據(jù)力與位移的方向的夾角判斷。(2)根據(jù)力與瞬時(shí)速度方向的夾角α判斷:0≤α<π2,力做正功;α=π2,力不做功;π2<α2.計(jì)算功的方法(1)恒力做功的計(jì)算方法。(2)合力做功的計(jì)算方法。法一先求合外力F合,再用W合=F合lcosα求功。適用于F合為恒力的過程法二先求各個(gè)力做的功W1、W2、W3、…,再應(yīng)用W合=W1+W2+W3+…求合力做的功法三利用動(dòng)能定理W合=ΔEk[例1]【功的正負(fù)判斷】如圖所示,光滑斜面放在水平面上,斜面上用固定的豎直擋板擋住一個(gè)光滑的小球。當(dāng)整個(gè)裝置沿水平面向左做減速運(yùn)動(dòng)的過程中,關(guān)于小球所受各力做功情況的說法正確的是()[A]重力做功[B]斜面對(duì)球的彈力一定做負(fù)功[C]擋板對(duì)球的彈力一定做負(fù)功[D]球所受的合力對(duì)球一定做正功【答案】C【解析】如圖,重力與位移方向垂直,不做功,故A錯(cuò)誤;FN2與位移的夾角為銳角,做正功,故B錯(cuò)誤;FN1與位移方向相反,做負(fù)功,故C正確;小球向左減速,合力與位移方向相反,做負(fù)功,故D錯(cuò)誤。[例2]【恒力做功的計(jì)算】質(zhì)量為m=1kg的物體靜止在傾角為θ=37°斜面上,當(dāng)斜面沿水平方向向右勻速移動(dòng)了距離L=10m時(shí),物體相對(duì)斜面靜止,如圖所示。物體與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.8,重力加速度g取10m/s2,取sin37°=0.6,cos37°=0.8。求此過程中物體所受各個(gè)力所做的功及各力對(duì)物體做的總功。【答案】WG=0Wf=-48JWN=48JW總=0【解析】依題意,受力分析可得μmgcosθ>mgsinθ,易知斜面運(yùn)動(dòng)過程中,物體相對(duì)斜面靜止,其中重力與位移方向垂直,根據(jù)功的定義可知WG=0,靜摩擦力做功為Wf=mgsinθ·L·cos(π-θ)=-48J,支持力做功為WN=mgcosθ·L·cos(π2-θ)=48J總功為W總=WG+Wf+WN=0-48J+48J=0。考點(diǎn)二變力做功的分析和計(jì)算求變力做功的六種方法方法圖例方法解讀微元法圖中質(zhì)量為m的物體在水平面內(nèi)沿著圓周運(yùn)動(dòng)一周的過程中,摩擦力做功Wf=-FfΔx1-FfΔx2-FfΔx3-…=-Ff(Δx1+Δx2+Δx3+…)=-Ff·2πR,適用于力的大小不變而方向變化的情況W=Pt公式法如果功率恒定,可以利用公式W=Pt計(jì)算功,圖中力在前3s內(nèi)做功W=P1t1+P2t2+P3t3=6J平均力法水平面光滑,A、B始終相對(duì)靜止如果力隨位移線性變化,在一段位移x內(nèi)的初、末位置對(duì)應(yīng)的力分別為F1、F2,則物體受到的平均力為F=F1+F22,F-x圖像法圖線與x軸所圍“面積”表示力F在這段位移內(nèi)所做的功,且位于x軸上方的“面積”為正功,位于x軸下方的“面積”為負(fù)功。圖中拉力所做的功W=F0+等效轉(zhuǎn)換法F為恒力圖中恒力F把物塊從位置A拉到位置B過程中繩子對(duì)物塊做功W=F(hsinα-動(dòng)能定理法應(yīng)用動(dòng)能定理可以求解變力做功。圖中用力F把小球從A處緩慢拉到B處,則有WF-mgl(1-cosθ)=0,得WF=mgl(1-cosθ)[例3]【多種方法求變力做功】(多選)力F對(duì)物體所做的功可由公式W=Flcosα求得。公式中力F必須是恒力。而實(shí)際問題中,有很多情況是變力在對(duì)物體做功。如圖,對(duì)于甲、乙、丙、丁四種情況下求解某個(gè)力所做的功,下列說法正確的是()[A]圖甲中,若F大小不變,物塊從A到C過程中繩的拉力對(duì)物塊做的功為W=F(lOA-lOC)[B]圖乙中,全過程中F做的總功為92π[C]圖丙中,繩長為R,若空氣阻力F阻大小不變,小球從A運(yùn)動(dòng)到B過程中,空氣阻力做的功W=12πRF[D]圖丁中,F始終保持水平,無論是F緩慢將小球從P拉到Q,還是F為恒力將小球從P拉到Q,F做的功都是W=Flsinθ【答案】AB【解析】等效轉(zhuǎn)換法題圖甲中物塊從A到C過程中,繩的拉力對(duì)物塊做的功等于力對(duì)繩做的功W=F(lOA-lOC),故A正確。圖像法題圖乙中,F-x圖線與坐標(biāo)軸圍成的面積代表功,W=π2×32J=92πJ,故微元法題圖丙中,F阻大小不變,方向始終與運(yùn)動(dòng)方向相反,從A運(yùn)動(dòng)到B過程中空氣阻力做的功為W=-F阻·2πR4=-12πRF阻,動(dòng)能定理法題圖丁中,當(dāng)F為恒力時(shí)將小球從P拉到Q,WF=Flsinθ,而F緩慢拉小球時(shí)為變力,根據(jù)動(dòng)能定理有W-mgl(1-cosθ)=0,得W=mgl(1-cosθ),故D錯(cuò)誤。[例4]【利用平均力法求變力做功】如圖所示,密度為ρ、邊長為a的正方體木塊漂浮在水面上,h為木塊在水面上的高度?，F(xiàn)用豎直向下的力F將木塊按入水中,直到木塊上表面剛浸沒(忽略水面高度的變化),則此過程中木塊克服浮力做功為(已知水的密度為ρ0、重力加速度為g)()[A]ρa(bǔ)3gh [B]12a3gh(ρ+ρ0[C]ρ0a3gh(a-h) [D]12a3gh(a-h)(ρ+ρ0【答案】B【解析】木塊漂浮在水面上時(shí)有F浮=G=ρga3,木塊上表面剛浸沒時(shí)受到的浮力為F浮′=ρ0ga3,浮力做的功為W=F浮+F浮'2h=12ga3h考點(diǎn)三功率的分析與計(jì)算1.平均功率的計(jì)算方法(1)利用P=Wt(2)利用P=F·vcosα求解,其中v為物體運(yùn)動(dòng)的平均速度,F為恒力,α不變。2.瞬時(shí)功率的計(jì)算方法(1)利用P=Fvcosα,其中v為t時(shí)刻的瞬時(shí)速度,F為此時(shí)刻的力,α為此時(shí)刻F與v的夾角。(2)對(duì)P=Fvcosα的理解:可以認(rèn)為Fcosα是力F在速度v方向上的分力,也可以認(rèn)為vcosα是速度v在力F方向上的分速度。[例5]【對(duì)功率的理解】(2024·江蘇蘇州二模)一架飛機(jī)從水平方向平飛經(jīng)一段圓弧轉(zhuǎn)入豎直向上爬升,如圖所示,假設(shè)飛機(jī)沿圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí)速度大小不變,發(fā)動(dòng)機(jī)推力方向沿軌跡切線,飛機(jī)所受升力垂直于機(jī)身,空氣阻力大小不變,則飛機(jī)沿圓弧運(yùn)動(dòng)時(shí)()[A]飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力做功的功率逐漸增大[B]飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力大小保持不變[C]飛機(jī)克服重力做功的功率保持不變[D]空氣對(duì)飛機(jī)的作用力不變【答案】A【解析】發(fā)動(dòng)機(jī)推力等于空氣阻力與重力在切向的分力之和,重力在切向的分力逐漸增大,所以推力逐漸增大,推力與速度方向相同,故功率逐漸增大,A正確,B錯(cuò)誤;設(shè)飛機(jī)速度方向與豎直方向的夾角為θ,則豎直分速度vy=vcosθ,飛機(jī)克服重力做功的功率為PG=mgvy=mgvcosθ,θ逐漸減小,所以功率逐漸增大,故C錯(cuò)誤;空氣對(duì)飛機(jī)的作用力為升力與空氣阻力的合力,為變力,故D錯(cuò)誤。[例6]【功率的計(jì)算】如圖甲所示,滑輪質(zhì)量、摩擦均不計(jì),質(zhì)量為2kg的物體在拉力F作用下由靜止開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng),其速度隨時(shí)間的變化關(guān)系如圖乙所示,由此可知(重力加速度g取10m/s2)()[A]物體的加速度大小為2m/s2[B]F的大小為21N[C]4s末F的功率為42W[D]4s內(nèi)F的平均功率為42W【答案】C【解析】由題圖乙可知,物體加速度a=0.5m/s2,對(duì)物體有2F-mg=ma,可得F=10.5N,A、B錯(cuò)誤;4s末F的作用點(diǎn)的速度大小為vF=2v物=4m/s,故PF=FvF=42W,C正確;由題圖乙可知,4s內(nèi)物體上升的高度h=4m,力F的作用點(diǎn)的位移l=2h=8m,WF=Fl=84J,故平均功率P=WFt=21考點(diǎn)四機(jī)車啟動(dòng)問題兩種啟動(dòng)方式兩種方式以恒定功率啟動(dòng)以恒定加速度啟動(dòng)P-t圖像和v-t圖像OA段過程分析v↑?F=P恒(不變)v↓a=F-F阻m不變v↑?P=Fv↑直到P=P額=Fv1運(yùn)動(dòng)性質(zhì)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)勻加速直線運(yùn)動(dòng),維持時(shí)間t1=vAB段過程分析F=F阻?a=0?vm=Pv↑?F=P額v↓?a=運(yùn)動(dòng)性質(zhì)以vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)加速度減小的加速直線運(yùn)動(dòng)BC段過程分析—F=F阻?a=0?vm=P運(yùn)動(dòng)性質(zhì)—以vm做勻速直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)折點(diǎn)在轉(zhuǎn)折點(diǎn)A,牽引力與阻力大小相等,此時(shí)加速度為零,速度達(dá)到最大,此時(shí)P在轉(zhuǎn)折點(diǎn)A,功率達(dá)到額定功率,勻加速運(yùn)動(dòng)結(jié)束,此時(shí)F-F阻=maP額=F[例7]【恒定功率啟動(dòng)問題】(2024·廣東深圳模擬)(多選)某款質(zhì)量為M的氫能源汽車(如圖所示)在一次測(cè)試中,沿平直公路以恒定功率P從靜止啟動(dòng),行駛路程s,恰好達(dá)到最大速度vm,已知該汽車所受阻力恒定,下列說法正確的是()[A]啟動(dòng)過程中,汽車做勻加速直線運(yùn)動(dòng)[B]啟動(dòng)過程中,牽引力對(duì)汽車做的功大于12M[C]車速從0增大到vm的加速時(shí)間為Mvm[D]車速為vm2時(shí),【答案】BC【解析】P恒定,由P=F牽v可知,隨著v增大,F牽減小,又F牽-F阻=ma,可知a減小,故A錯(cuò)誤;由動(dòng)能定理得W牽-W克阻=12Mvm2,可得W牽>12Mvm2,故B正確;汽車達(dá)到最大速度vm時(shí),a=0,有P=F阻vm,由Pt-F阻s=12Mvm2,解得加速時(shí)間t=Mvm22P+svm,故C正確;車速為vm2時(shí),由F牽[例8]【恒定加速度啟動(dòng)問題】(2025·貴州遵義開學(xué)考試)一輛小汽車在水平路面上由靜止啟動(dòng),在前4s內(nèi)做勻加速直線運(yùn)動(dòng),4s后達(dá)到額定功率,之后保持額定功率運(yùn)動(dòng),其v-t圖像如圖所示。已知汽車的質(zhì)量為1.6×103kg,汽車受到的阻力恒為車重的110,重力加速度g取10m/s2,下列說法正確的是([A]汽車在前4s內(nèi)的牽引力為4×103N[B]汽車在前4s內(nèi)的牽引力做的功為1×106J[C]汽車的額定功率為60kW[D]汽車的最大速度為35m/s【答案】D【解析】根據(jù)v-t圖像可知前4s內(nèi)加速度a=104m/s2=2.5m/s2,對(duì)汽車有F-F阻=ma,又F阻=110mg,解得F=5.6×103N,前4s內(nèi)的位移為x=v12t1=102×4m=20m,W牽=Fx=1.12×105J,故A、B錯(cuò)誤;當(dāng)勻加速直線運(yùn)動(dòng)階段結(jié)束時(shí)汽車達(dá)到額定功率,此時(shí)有P額=Fv1=5.6×104W,故C錯(cuò)誤;當(dāng)加速度為零時(shí)達(dá)到最大速度,此時(shí)F=F阻,有P額=F阻vm,解得vm=35掌握三個(gè)重要關(guān)系式(1)無論哪種啟動(dòng)過程,機(jī)車的最大速度都等于其勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度,即滿足P=F·vm,F=F阻(此時(shí)F為最小牽引力)。(2)機(jī)車以恒定加速度啟動(dòng)的過程中,勻加速過程結(jié)束時(shí),功率最大,但速度不是最大,滿足F-F阻=ma,P額=F·v,此時(shí)v<vm。(3)機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)時(shí),牽引力做的功W=Pt。由動(dòng)能定理得Pt-F阻x=ΔEk,此式經(jīng)常用于求解機(jī)車以恒定功率啟動(dòng)過程的位移大小。(滿分:60分)對(duì)點(diǎn)1.恒力做功的分析和計(jì)算1.(4分)(2025·重慶九龍坡開學(xué)考試)暑假里,小李同學(xué)和小伙伴們玩起了一種趣味運(yùn)動(dòng),手持乒乓球拍托實(shí)心塑料球移動(dòng),距離大者獲勝。若小李在趣味運(yùn)動(dòng)中沿水平方向做勻加速直線運(yùn)動(dòng),手、球拍與球保持相對(duì)靜止且球拍平面和水平面之間的夾角為θ,如圖所示。設(shè)球的質(zhì)量為m,不計(jì)球拍和球之間的摩擦力,不計(jì)空氣阻力,下列說法正確的是()[A]球拍對(duì)球的作用力大小為mgcosθ[B]球的加速度大小為gtanθ[C]球拍對(duì)球不做功[D]球的重力做負(fù)功【答案】B【解析】對(duì)球受力分析如圖所示,則FN=mgcosθ,F合=mgtanθ,得a=gtanθ,故A錯(cuò)誤,B正確;FN與球運(yùn)動(dòng)方向的夾角為銳角,做正功,故C錯(cuò)誤;球的重力與位移垂直,不做功,故2.(6分)(2024·廣東惠州三模)(多選)轆轤是古代民間提水設(shè)施,由轆轤頭等部分構(gòu)成。圖甲為提水設(shè)施工作原理簡化圖,轆轤繞繩輪軸半徑為r=0.1m,水斗的質(zhì)量為m0=0.5kg。某次從井中汲取m=5.5kg的水,t=0時(shí)刻,輪軸由靜止開始繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)向上提水桶,其角速度隨時(shí)間變化規(guī)律如圖乙所示。井足夠深且繩的質(zhì)量忽略不計(jì),重力加速度g取10m/s2,則()[A]前10s,水斗做勻加速直線運(yùn)動(dòng)[B]前10s,井繩所受拉力大小恒定[C]前10s,水斗上升的高度為5m[D]前10s,井繩對(duì)水斗的拉力所做的功為300J【答案】AB【解析】水斗的速度為v=ωr=2×0.1t=0.2tm/s,所以前10s,水斗做勻加速直線運(yùn)動(dòng),故A正確;對(duì)水斗有F-(m0+m)g=(m0+m)a,解得F=61.2N,井繩所受拉力大小恒定,故B正確;h=12at2=12×0.2×102m=10m,故C錯(cuò)誤;井繩對(duì)水斗的拉力做的功W=Fh=61.2×10J=612J,故對(duì)點(diǎn)2.變力做功的分析和計(jì)算3.(4分)(2024·甘肅酒泉期中)在多年前的農(nóng)村,人們往往會(huì)選擇讓驢來拉磨把食物磨成面,假設(shè)驢對(duì)磨桿的平均拉力為600N,半徑r為0.5m,轉(zhuǎn)動(dòng)一周為5s,則()[A]驢轉(zhuǎn)動(dòng)一周拉力所做的功為0[B]驢轉(zhuǎn)動(dòng)一周拉力所做的功為600J[C]驢轉(zhuǎn)動(dòng)一周拉力的平均功率為120πW[D]磨盤邊緣的線速度為0.1πm/s【答案】C【解析】驢轉(zhuǎn)動(dòng)一周拉力所做的功W=F·2πr=600×2×π×0.5J=600πJ,故A、B錯(cuò)誤;P=Wt=600π5W=120πW,故C正確;線速度v=2πrT=0.2π4.(6分)(多選)如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧下端固定在地面上,質(zhì)量為m的物體A與輕彈簧上端拴接,質(zhì)量為2m的物體B靜止在A上,豎直向下的力F=3mg作用在B上,系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài),現(xiàn)在減小F使A、B以g3的加速度一起勻加速上升,直到F=0的過程,彈簧始終在彈性限度內(nèi),重力加速度為g。則([A]當(dāng)F=mg時(shí),物體A和物體B之間壓力為10[B]物體A、B開始運(yùn)動(dòng)后,F隨位移均勻減小[C]A、B從靜止到F=0的過程合力對(duì)A、B系統(tǒng)做功為2[D]A、B從靜止到F=0的過程彈簧彈力對(duì)A、B系統(tǒng)做功為8【答案】BC【解析】A、B一起勻加速上升,對(duì)B有FNAB-F-2mg=2m·13g,當(dāng)F=mg時(shí),可得FNAB=113mg,故A錯(cuò)誤;系統(tǒng)靜止時(shí),對(duì)A、B整體分析有kx0=F+3mg=6mg,A、B以g3的加速度一起勻加速上升位移x時(shí),有k(x0-x)-F-3mg=3m·13g,可得F=-kx+2mg,F隨位移均勻減小,故B正確;A、B從靜止到F=0的過程,位移x1=2mgk,則合力對(duì)A、B系統(tǒng)做的功為W=3m·13gx1=2m2g2k,故C正確;當(dāng)F=0時(shí),F彈=k(x0-x1)=4mg,A、B從靜止到F=0的過程彈簧彈力對(duì)A、B系統(tǒng)做功W彈=12(6對(duì)點(diǎn)3.功率的分析與計(jì)算5.(4分)(2024·福建泉州二模)如圖,商場中的斜坡式自動(dòng)人行道電梯運(yùn)行速度較慢,經(jīng)常有顧客直接站立(未扶扶手)隨電梯上行。已知某商場電梯斜坡長度為L,斜坡與水平面夾角為θ,穩(wěn)定運(yùn)行速率為v。質(zhì)量為m的顧客站立在電梯上,隨電梯由斜坡底端運(yùn)動(dòng)到頂端,已知顧客鞋底與斜坡間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(μ>tanθ),重力加速度為g,關(guān)于此過程,下列說法正確的是()[A]斜坡對(duì)顧客的作用力大小為mgcosθ[B]斜坡對(duì)顧客的摩擦力大小為μmgcosθ[C]顧客所受重力做功為mgLsinθ[D]顧客克服重力做功的功率為mgvsinθ【答案】D【解析】因μ>tanθ,則顧客相對(duì)電梯靜止,如圖,根據(jù)受力平衡得斜坡對(duì)顧客的作用力大小為F=mg,摩擦力Ff=mgsinθ,故A、B錯(cuò)誤;重力做功WG=-mgLsinθ,故C錯(cuò)誤;克服重力做功的功率P=mgvsinθ,故D正確。6.(6分)(2025·重慶沙坪壩開學(xué)考試)(多選)某工地小型升降電梯的原理如圖所示,轎廂A、對(duì)重B跨過輕質(zhì)定滑輪通過足夠長輕質(zhì)纜繩連接,電機(jī)通過輕質(zhì)纜繩拉動(dòng)對(duì)重,使轎廂由靜止開始向上運(yùn)動(dòng),運(yùn)動(dòng)過程中A未接觸滑輪、B未落地。已知A、B質(zhì)量分別為M=600kg、m=400kg,電機(jī)輸出功率恒為P=3kW,不考慮空氣阻力與摩擦阻力,重力加速度g取10m/s2。當(dāng)對(duì)重以1m/s2的加速度向下加速時(shí),下列描述正確的是()[A]此時(shí)A、B之間輕質(zhì)纜繩的拉力大小為6600N[B]此時(shí)A、B之間輕質(zhì)纜繩的拉力大小為6000N[C]此時(shí)轎廂的速率為1m/s[D]此時(shí)轎廂的速率為0.5m/s【答案】AC【解析】對(duì)轎廂A有FT-Mg=Ma,解得FT=6600N,故A正確,B錯(cuò)誤;對(duì)對(duì)重B有F+mg-FT=ma,又P=Fv,解得v=1m/s,故C正確,D錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)4.機(jī)車啟動(dòng)問題7.(6分)(2025·天津模擬)(多選)一起重機(jī)的鋼繩由靜止開始勻加速提起質(zhì)量為m=5×103kg的重物,到A點(diǎn)時(shí),起重機(jī)的功率達(dá)到額定功率P0,以后起重機(jī)保持該功率不變,繼續(xù)向上提升重物到B點(diǎn)達(dá)到最大速度,之后勻速上升,不計(jì)空氣阻力,重力加速度g取10m/s2,則整個(gè)過程中,下列說法正確的是()[A]OA過程起重機(jī)對(duì)重物的拉力不變,且F=2×104N[B]P0=1.2×105W[C]BC過程中牽引力做功W=4.4×103J[D]BC過程重物上升的高度h=2.4m【答案】BD【解析】