高中物理功和能复习-习题-中等难度-附答案详细解析

大弹性势能，所以
，故 C 错误；
D、由图可知，当
时的动能最大，在滑块整个运动过程中，系统的动能、重力
势能和弹性势能之间相互转化，因此动能最大时，滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总
和最小，根据能的转化和守恒可知，
，故 D 正确；
故选：AD 根据 图象的斜率表示滑块所受的合外力，高度从
上升到
范围内图象为直
解得： 则物块最终静止位置与 A 点距离 答： 物块在斜面上运动离 B 点的最大距离为 5m；
物块最终静止位置与 A 点距离为 ．
9. 解： 电势能为 是最大，所以应是电荷 对小球做负功
和正功的分界点，即应该是图中 过 作的 ON 的垂线 ． ，
根据图象得到
，
小球受到重力 G、库仑力 F，
则有：
，
10. 滑块到达 B 处时的速度大小； 11. 若到达 B 点时撤去力 F，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并洽好能到达最高点 C，
则滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是多少
五、简答题（本大题共 3 小题，共分）
12. 如图所示，水平面与倾角为
的斜面在 B 处平滑连接 图中未画出 ，斜面足够
长，一质量为 AB 间距离
瀑布中的水从高处落下重力做正功，重力势能减小．
本题主要考查了重力做功与重力势能的变化量的关系，难度不大，属于基础题．
2. 解：A、功是标量，只有大小，没有方向，而正负表示动力做功，负号表示阻力做功，
故 A 错误；D 正确
B、功的正负不表示做功的大小；故 B 错误；
C、由
可知，正功表示力和位移两者之间夹角小于 ，负功表示力和位移两
19. 求小球释放瞬间弹簧的弹性势能 ．
20.
21.
22.
23.
24.
25.
26. 27. 如图所示，光滑水平面上有三个滑块 A、B、C，其质量分别为
，其中
两滑块用一轻质弹簧连接 某时刻给滑块 A 向右的初速度 ，使其在水平面上匀速
运动，一段时间后与滑块 B 发生碰撞，碰后滑块 A 立即以 的速度反弹，求：
9. 判断出 的位置，利用
即可求的质量；
根据受力分析利用垂直于斜面方向合力为零即可求的电荷量； 根据能量守恒即可求得． 分析磁场的分布情况及小球的运动情况，通过电场力做功来判断电势能的变化从而判断 出图象，再根据平衡条件和动能定理进行处理．
10.
碰撞瞬间， 组成系统动量守恒，根据动量守恒定律求出碰撞后 B 的速度，
长为
，杆上穿有一带正电的小球 可视为点电荷 ，将弹簧压缩到 O 点由静止
释放，小球离开弹簧后到达 N 点的速度为零 沿 ON 方向建立坐标轴 取 O 点处 ，
图 中Ⅰ和Ⅱ图线分别为小球的重力势能和电势能随位置坐标 x 变化的图象，其中
J. 静电力恒量
，取
，重力加速度
16.
17. 求电势能为 时小球的位置坐标 和小球的质量 m； 18. 已知在 处时小球与杆间的弹力恰好为零，求小球的电量 ；
正确；
B、物体从 A 下落到 B 的过程中，高度降低，重力势能不断减小，故 B 正确；
C、物体从 A 下落到 B 以及从 B 上升到 A 的过程中，当弹簧的弹力和重力平衡时，速度
最大，动能最大，所以动能都是先变大后变小，故 C 错误；
D、物体在 B 点时，速度为零，但速度为零，合力不为零，不是处于平衡状态，故 D 错
其中： 带入数据，得：
对 O 到 N，小球离开弹簧后到达 N 点的速度为零，根据能量守恒，得到
带入数据解得：
答： 电势能为 时小球的位置坐标 为 ，小球的质量
；
小球的电量 为
；
小球释放瞬间弹簧的弹性势能 为
J.
10. 解：
碰撞瞬间， 组成系统动量守恒，规定向右为正方向有：
解得： 碰撞过程中系统机械能的损失
4. 解：A、在从 上升到 范围内，
，图线的斜率绝对值
为：
，则
，故 A 正确；
B、在 图象中，图线的斜率表示滑块所受的合外力，由于高度从 上升到 范
围内图象为直线，其余部分为曲线，说明滑块从 上升到 范围内所受作用力为
恒力，所示从
，滑块与弹簧分离，弹簧的原长的 故 B 错误；
C、根据能的转化与守恒可知，当滑块上升至最大高度时，增加的重力势能即为弹簧最
当弹簧具有最大弹性势能时， 具有共同速度，设为 ，则根据动量守恒定律有： 由机械能守恒定律有：
解得：
答： 发生碰撞过程中系统机械能的损失为 ；
碰后弹簧所具有的最大弹性势能为
．
【解析】
1. 解：根据
可知：瀑布中的水从高处落下的过程中重力做正功，重力势能
减小，重力对水做的功等于水重力势能的改变量．
故选 B
可知，最大速度：
；
故答案为： ；24．
应用功率公式
的变形公式求出汽车的牵引力，然后应用牛顿第二定律求出加速度；
汽车匀速运动是速度最大，应用平衡条件求出牵引力，然后由功率公式求出最大速度．
本题考查了功率公式
的应用，分析清楚汽车的运动过程，应用
、平衡条件、
牛顿第二定律可以解题．
7. 对滑块从 A 到 B 的过程作为研究的过程，运用动能定理求出滑块到达 B 处时的速
高中物理功能专题练习
中等难度
一、单选题（本大题共 1 小题，共分） 1. “飞流直下三千尺，疑是银河落九天”是唐代诗人李白描写庐山瀑布的佳句 瀑布中的
水从高处落下的过程中
A. 重力势能增加 B. 重力势能减少 C. 重力对水做的功大于水重力势能的改变量 D. 重力对水做的功小于水重力势能的改变量
二、多选题（本大题共 3 小题，共分） 2. 关于功的正负，下列叙述中正确的是
线，其余部分为曲线，结合能量守恒定律求解．
本题考查了能量守恒定律和图象的理解与应用问题，根据该图象的形状得出滑块从
上升到 范围内所受作用力为恒力，说明物体不再受到弹簧的弹力的作用是解题的
关键．
5. 解：由图可知，F 通过绳子对滑轮产生了两个拉力的作用，一个是沿斜面上的拉力，
另一个是竖直向上的拉力；
两拉力所做的总功为：
；
故答案为： 对滑轮分析，根据滑轮受力情况，利用功的公式可求得 F 所做的功．
本题通过力 F 的实际效果进行分析求解，也可以直接分析拉力 F 的作用，要注意明确 F 的位移与物体位移的关系．
6. 解：由
可知，牵引力：
，
由牛顿第二定律得：
，代入数据解得：
，
当汽车匀速运动时速度最大，由平衡条件得：
，
由
度大小． 滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能达到最高点 C，知在最高点 C 所受的弹力为零，
根据牛顿第二定律求出临界的速度，根据动能定理求出滑块在半圆轨道上克服摩擦力所 做的功． 分析清楚滑块的运动过程，知道涉及力在空间的效果，运用动能定理求出速度是常用的 方法 还要明确最高点的临界条件：重力等于向心力．
联立解得：
，即克服摩擦力做功为 11J．
答： 滑块到达 B 处时的速度大小是 ．
滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是 11J．
8. 解： 当物块在斜面上速度减为零时，离 B 点的距离最大，设为 L，整个过程中，
根据动能定理得：
解得：
，
因为
，则物块速度减为零后不能保持静止，沿斜面下滑，最后
静止在水平面上，此过程中，根据动能定理得：
A. 物体从 A 下落到 B 的过程中，弹性势能不断增大 B. 物体从 A 下落到 B 的过程中，重力势能不断减小 C. 物体从 A 下落到 B 以及从 B 上升到 A 的过程中，动能都是先变小
后变大
D. 物体在 B 点的速度为零，处于平衡状态
4. 如图所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向
下压缩弹簧至离地高度
处，滑块与弹簧不拴接 现由静止释放滑块，通过传
感器测量到滑块的速度和离地高度 h 并作出滑块的 图象，其中高度从 上升
到
范围内图象为直线，其余为曲线，以地面为零势能面，取
，由图
象可知
A. 小滑块的质量为 B. 轻弹簧原长为 C. 弹簧最大弹性势能为 D. 小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为
8. 当物块在斜面上速度减为零时，离 B 点的距离最大，整个过程中，根据动能定理
列式即可求解；
因为
，则物块速度减为零后不能保持静止，沿斜面下滑，最后
静止在水平Hale Waihona Puke Baidu上，此过程中，根据动能定理列式求解即可． 本题主要考查了动能定理的直接应用，要求同学们能正确分析物块的受力情况，特别注 意物块速度减为零后不能保持静止，而要沿斜面下滑，难度适中．
再根据能量守恒定律求出发生碰撞过程中系统机械能的损失量； 当弹簧具有最大弹性势能时， 具有共同速度，设为 ，根据动量守恒定律和机
械能守恒定律列式求解即可． 本题综合考查了动量守恒定律和能量守恒定律，综合性较强，过程较为复杂，对学生的 能力要求较高，关键要理清过程，选择好研究对象，结合动量守恒进行求解．
A. 正功表示功的方向与物体运动方向相同，负功为相反 B. 正功大于负功
C. 正功表示力和位移两者之间夹角小于 ，负功表示力和位移两者之间夹角大于
D. 正功表示做功的力为动力，负功表示做功的力为阻力
3. 物体从某一高度处自由下落，落到直立于地面的轻弹簧上，在 A 点物 体开始与弹簧接触，到 B 点物体的速度为零，然后被弹回，下列说法 中正确的是
三、填空题（本大题共 2 小题，共分） 5. 如图，倾角为 的斜面上一物体，竖直向上的恒力 F 通过滑轮
把物体拉着沿斜面向上移动了 S 的位移，则此过程拉了 F 做
功
______ ．
6.
7.
8. 质量
的汽车以
的额定功率沿平直公路行驶，某时刻汽车
的速度大小为
，设汽车受恒定阻力
则
时汽车的加速
度 a 的大小为______ ；汽车能达到的最大速度 大小为______ ．
的小物块在水平面上从 A 处以初速度 己知物块与水平面和斜面的动摩擦因数均为
水平向右运动， ，重力加速变
求：
13. 物块在斜面上运动离 B 点的最大距离； 14. 物块最终静止位置与 A 点距离．
15. 如图 、N、P 为直角三角形的三个顶点，
中点处固定一电量为
的正点电荷，M 点固定一轻质弹簧 是一光滑绝缘杆，其中 ON
者之间夹角大于 ，故 C 正确；
故选：CD 功是标量，只有大小，没有方向，由
可知，做功正负的条件，正功表示动力
对物体做功，负功表示阻力对物体做功．
本题主要考查了对功的理解，注意功是标量，只有大小，没有方向，明确正功和负功的
意义．
3. 解：A、物体从 A 下落到 B 的过程中，弹簧的形变量增大，弹性势能不断增大，故 A
28. 发生碰撞过程中系统机械能的损失为多少 29. 碰后弹簧所具有的最大弹性势能
答案和解析
【答案】
1. B
2. CD
3. AB
4. AD
5.
6. ；24
7. 解： 滑块从 A 到 B 的过程中，由动能定理有：
即：
得： 当滑块恰好能到达 C 点时，应有：
滑块从 B 到 C 的过程中，由动能定理：
误；
故选：AB
动能的大小与物体的速度有关，知道速度的变化规律可以知道动能的变化规律；
重力势能与物体的高度有关，根据高度的变化来判断重力势能的变化；
弹簧的弹性势能看的是弹簧形变量的大小；
首先要明确物体的整个的下落过程，知道在下降的过程中各物理量之间的关系，在对动
能和势能的变化作出判断，需要学生较好的掌握基本知识．
四、计算题（本大题共 1 小题，共分）
9. 如图所示，长为 4m 的水平轨道 AB，与半径为
的竖直的半圆弧轨道 BC 在
B 处相连接，有 质量为 2kg 的滑块 可视为质点 ，在水平向右、大小为 14N 的恒力
F 作用下，从 A 点由静止开始运动到 B 点，滑块与 AB 间的动摩擦因数为
间粗糙，取
求：