第一章 功和功率第一节 机械功1、 解答：没有做功，因为墙没有在力的方向上发生位移。这道题很有趣，相信有很多同学对这个答案不满意，最大的疑问可能是：既然他没有做功，人为什么会累得气喘吁吁？他付出的能量到哪里去了？实际上，人推墙，当墙推不动时，人是自己对自己做功，是通过肌肉的扩张和收缩做功。你可思考这样一个问题：人是如何推墙的？如果没有扩张和收缩手臂，会有推墙的动作吗？2、 解答：均相同。力F做的功都为W=F s。3、 解答：B。A中的功的正、负表示是阻力做功还是动力做功；C中除力和位移外，还应有力与位移夹角的余弦，功的大小由这三者共同决定；D中虽然力和位移都是矢量，但功却是标量，功的运算符合代数法则。4、 解答：（1）钢绳拉力和重力对重物都做功。其中钢绳拉力做正功，重力做负功。（2）都没有做功（3）都没有做功5、解答：本题有两种解法：方法一：分别求出两个力各自做的功，再将两个功相加，即为总功。 W1=F1 s=980125 J=1.225 J W2=F2 s=980125 J=1.225 J W总= W1+ W2=2.45 J方法二：先求两力的合力，再求合力做的功。F合=F1+F2=1960 NF合=F合 s=1960125 J=2.45 J6、解答：首先对雪橇和小孩进行受力分析，正交分解，如下图，则 Y轴上 N=mgcos所以 f=N=mgcos 所以Wf=fscos = s用功的定义求重力做功。说明：求功时，要注意找力，找位移以及力与位移的夹角。第二节 功和能1、 解答：骑车上坡坡走S形路线同盘山公路一样，都是对斜面的巧妙运用。上到坡顶的人所做的有用功是一定的，走S形路线增大了上坡的距离，有功的原理可知，走S形路线能省力。2、 解答：直接搬货时，人做的功 W=Gh=509.81.0 J=490 J根据功的原理：任何机械都不能省功，所以用斜面时人做的功也为490J。此时 W=Fl 所以 F=N=122.5N3、 解答：推力做正功；小车机械能增加；在本题中摩擦力做负功，小车机械能减少。本题中出现的是摩擦力做负功的情况，可进一步思考：摩擦力总是做负功吗？有无可能摩擦力做正功或不做功？分别对应什么情况？4、 解答：（1）用煤气灶烧开水时，煤气的化学能转化为水的内能；蒸汽推动壶盖做功，水的内能转化为壶盖的动能。（2）“爆竹声声辞旧岁”，当爆竹爆炸时，火药的化学能转化为内能、声能、光能、和爆竹碎屑的动能；“二踢脚”爆炸时，火药的一部分化学能还要转化为它的重力势能。（3）炎炎夏日，电风扇、空调等给我们带来的凉爽生活。电风扇工作时，电能转化为叶片的动能。在这一过程中，还有一部分电能转化为内能，然后叶片做功，使空气流动，即产生了风，叶片的动能转化为空气的动能。5、解答：重力做功WG=Gh=10 N2 m=20 J。在此过程中，物体的重力势能转化为动能，转化的能量等于重力做功的多少，即为20。、解答：子弹克服摩擦力做的功W=fs=10 N0.1 m=103 J在此过程中摩擦力做负功，子弹的动能转化为内能。转化的能量的多少等于克服摩擦做功的多少，为103 J。第三节 功率1、 解答：B、D2、 解答：B。按运动员的质量为60kg计，他等楼时的平均功率=W=120W，最接近选项中的100W。本题的关键是估计出运动员的质量，这就要求你对生活中的一些常识（如一个成年人的质量约为60kg,一辆自行车的质量约为15kg,等等）有所了解.对某一结果进行估计也是“科学素养”的组成部分。3、 解答：根据P=F,得 4、解答：自行车最终做匀速运动，有F=f=kmg 由P=F可知说明：本题涉及牛顿第二定律，功率与力、速度的关系等知识点，要求你对“机车启动”类问题的情景比较清楚。5、解答：B。本题求的是物体在斜面底端时重力的瞬时功率，但G与并不在一条直线上。此类问题属于“F与不共线”的情况，处理方法相同。解答如下：对物体受力分析如图，则有本题给出的数据较多，从不同角度给出的数据较多，从不同角度分析可得出不同的答案，如等。你也可以自行导出其他结论。6、解答：略。第四节 人与机械1、解答：略。2、解答：（1）克服乘客重力做功的功率为有用功率，有：P有用=G=7502 W=1500 W（2）匀速上升时电梯的效率（3）克服重力做的功为有用功W有用=Gh=75030 J=2.25104 J3、解答：（1）汽车在水平路面上匀速行驶，汽车牵引力F=f=1000 N根据功率的公式，汽车行驶的功率1000（1003.6）W=2.78104W(2)汽车消耗1L汽油走10km，所用时间t=在这段时间内汽车发动机做功W=Pt=2.78104360J=1.0107J所以汽车的效率（3）汽车消耗的能量与它做的功不相等，能量以热的形式“损失”了。说明：你最好利用功率与力和速度的关系和效率的公式来解决这个问题，已达到巩固知识的目的。4、解答：（1）因为此时对水做的功时有用功，即W有=m水gh而总功W总=（m水+m桶）gh所以，轱辘的效率装满水时 装了半桶水时 （2）要提高轱辘提水的效率，只需要提高的比值。说明：你在掌握效率公式的同时，还要体验到日常生活中蕴涵着大量物理知识，在生活中要做个有心人。 习题1、解答：C 点拨：据功的定义，A、B、D3种情况中，物体在力的方向上发生了位移，因此对物体做功。2、解答：D 点拨：公式P=，用来求时间时间内的平均功率的大小，而不能求时间内的平均功率的大小，而不能求时间内任一时刻的功率；大，不一定大。故、C错误。由公式P=Fv知，只有当P不变时，F和v才成反比。故B错误，正确。3、解答：A 点拨：由功的公式和物体受力分析图、运动过程图可知，摩擦力对物体做负功，支持力对物体做正功。因物体匀速直线运动，合力为零，故合力对物体做功为零。4、解答：5J ；6.72J（1）受力分析如图：由物体匀速上升知 F1=mg又 W1=F1h1 W1=15J=5 J(2)受力分析如图：由F2-mg=ma又 W2=F2h2 =0.1(10+1.2)6 J=6.72J5、解答：（1）当牵引力F1=f时，汽车达到最大速度Vm:(2)由，又，得（3）由，又，得6、解答：小物块在传送带上先做匀加速直线运动，有设经时间t，达到由得位移此后，小物体匀速直线运动到B点。故在匀加速直线运动阶段摩擦力做功为 第二章 能的转化与守恒 第一节 动能的改变1、解答：C 点拨：A中，物体动能的变化可能是质量的变化引起的；B中，当速度方向变化而大小不变时，动能是不变的；D中，若有几个外力同时对物体做功，但他们的代数和为零，物体的动能也没有变化；C中的叙述实际上是动能定理的一个特例。故只有C正确。2、解答：A 点拨：因为水平方向上力的大小、位移均相同，所以拉力和推力的功相同。3、解答：D 点拨：因为子弹损失的动能为f(s+d),木块增加的动能为fs，所以总机械能损失为f(s+d)-fs=fd。4、解答：以子弹为研究对象，v0=600 m/s ,vt=400 m/s , m=0.02kg , s=10cm=0.1m。运用动能定理，有5、解答：根据动能定理可得说明：本题的主要作用是熟悉动能定理的应用。6、解答：如图所示，在沿着风速方向上取一高为l、底面积为S的“风柱”，这“风柱”内的空气在t=l/v的时间内都将通过地面，并将动能转化为电能。所以有代入数据，可得 说明：本题除了能加强你对动能、功率的理解外，还有一个重要的作用就是使你掌握如何建立物理模型。7、解答：（1）由于刹车后，车速最终将减为零，根据动能动能定理，有 而 由可得 由上式可以知道：刹车距离与车速的平方成正比，从图中也可以看出这个关系。（2）根据动能定理 可得将和代入可得，刹车前车速为75km/h.第二节 势能的改变1、解答：2、解答：B、C、D3、解答：C4、解答：根据重力势能变化和重力做功的关系，物体重力势能的变化根据动能定理，动能变化当拉力=30N时，物体重力势能还是增加15J。物体的动能变化5、解答：重力势能公式中，h指物体重心到零势能面之间的高度差，根据重力势能公式有当物体以它的一条棱边为轴转过时，重心上升最高，此时重力做负功，最多有根据动能定理，推力至少做功说明：解答本题时你要知道，当物体不能当成质点时，物体重力势能公式中的高度h是物体重心相对零势能面的高度。6、解答：重力势能的变化可以直接求得。取A面为零势能面，开始时高出A面部分的液体重力势能两液面相平时重力势能所以，在此工程中液体重力势能的变化第三节 能量守恒定律1、解答：A 点拨：其他选项中的运动，均不满足“只有重力做功”的条件。2、解答：C、D 点拨：机械能是否守恒关键不在于受几个力作用，而在于是否只有重力做功。3、解答：A、B 点拨：A中，由功的定义知重力做功mgh；B中由动能定理mgh-Wf=0,知=mgh;由机械能守恒条件知C错；D中，由动能定理知合力做功为零。4、解答：B 点拨：机械能守恒，故落在地面时Ek=mgH。设地面为零势能参考面，则机械能E=Ek+0=mgH。5、解答：设B点为重力势能零位置点，根据机械能守恒定律可得：由可得说明：这是一道理论联系实际的习题。对于运动的具体过程不是非常明确，但只有重力做功的，运用机械能守恒定律解题比较方便；对于运动过程比较清楚，受到的力是恒力的，特别是题目要求求出加速度的，要用牛顿第二定律解题。6、解答：（1）设在离地h1高处，物体的重力势能等于动能。因为以地面为重力势能参考面，根据机械能守恒定律有：而 所以 （2）设在离地h2高处，物体的重力势能等于动能的2倍。因为以地面为重力势能参考面，根据机械能守恒定律有 而 代入数据可得 所以 7、解答：本题可以从“动能定理”和“能量守恒”两个角度分析求解。解法1：用“动能定理”求解。物体A从出发点到P过程中，有摩擦力和重力做功，但上、下弧面时的重力所做的功恰好抵消，因此，在整个过程中合外力做的功即为摩擦力做的功，由得。解法2：用“能量守恒”观点求解。物体A从出发点到P点过程中能量守恒，则A在P点的能量，其中。上式变为，即，所以。说明：本题目的是考查对动能定理的理解和运用，但解法2提供的从“能量守恒”角度对物理过程进行审视的角度，可作为开阔视野的一个途径。 第4节 能源与可持续发展1、解答：