1.功和功率

(1)功的概念(2)功的定義式

(3)合力的功計(jì)算方法(4)變力的功計(jì)算方法

(5)功率的定義式(6)平均功率的計(jì)算方法

(7)瞬時(shí)功率的計(jì)算方法(8)牽引力功率的計(jì)算

(9)汽車啟動(dòng)的兩種方式

2.機(jī)械能

(1)動(dòng)能的表達(dá)式(2)動(dòng)能與動(dòng)量的關(guān)系式

(3)重力勢能的表達(dá)式(4)彈性勢能的概念

3.功和能的關(guān)系

(1)功能關(guān)系(2)重力做功與重力勢能變化的關(guān)系

(3)彈力做功與彈性勢能變化的關(guān)系(4)合外力做功與動(dòng)能變化的關(guān)系(動(dòng)能定理)

(5)除重力彈力外其他力做功與機(jī)械能變化的關(guān)系

(6)滑動(dòng)摩擦力做功與摩擦生熱的關(guān)系_____________________________________________

4.守恒定律

(1)機(jī)械能守恒定律條件內(nèi)容

表達(dá)式____________________________________________

(2)能的轉(zhuǎn)化和守恒定律內(nèi)容________________________________________________________________________

表達(dá)式____________________________

【分類典型例題】

題型一：應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí)的過程選取問題

解決這類問題需要注意：對多過程問題可采用分段法和整段法

處理，解題時(shí)可靈活處理，通常用整段法解題往往比較簡潔.

［例1］如圖4-1所示,??質(zhì)量m=2Kg的鉛球從離地面H=2m高處

自由下落，陷入沙坑h=2cm深處，求沙子對鉛球的平均阻力.(g取

1Orn/s2)

［解析］方法一:分段法列式

設(shè)小球自由下落到沙面時(shí)的速度為v,則mgH=mv2/2-0

設(shè)鉛球在沙坑中受到的阻力為F,則mgh-Fh=0-mv2/2H

代入數(shù)據(jù)，解得F=2020N

方法二:整段法列式

全過程重力做功mg(H+h),進(jìn)入沙坑中阻力阻力做功-Fh,

從全過程來看動(dòng)能變化為0,得mg(H+h)-Fh=0,代入數(shù)值圖4-1

得F=2020N.

［變式訓(xùn)練1］一個(gè)物體從斜面上高h(yuǎn)處山靜止滑下并緊接著在水平面上滑行一段距離后

停止，測得停止處對開始運(yùn)動(dòng)處的水平距離為S,如圖4-2,不考慮物體滑至斜面底端的碰撞

作用，并設(shè)斜面與水平面對物體的動(dòng)摩擦因數(shù)相同.

題型二:運(yùn)用動(dòng)能定理求解變力做功問題圖42

解決這類問題需要注意:恒力做功可用功的定義式直接求解，變力,“一--,.能定理并

利用其它的恒力做功進(jìn)行間接求解.

［例2］如圖4-3所示,AB為1/4圓弧軌道,BC為水平軌道，圓A日

弧的半徑為R,BC的長度也是R.一質(zhì)量為m的物體，與兩個(gè)軌道間V圖43

的動(dòng)摩擦因數(shù)都為由當(dāng)它山軌道頂端A從靜止開始下落時(shí),恰好運(yùn)\

動(dòng)到C處停止，那么物體在AB段克服摩擦力所做的功為()、--------------

A.|imgR/2B.mgR/2C.mgRD.(1-p)mgRRC

［解析］設(shè)物體在AB段克服摩擦力所做的功為WAB,物體由A到C全過程，由動(dòng)能定理,

有

mgR-WAB-jimgR=0所以.WAB=mgR-pmgR=(l-g)mgR答案為D

［變式訓(xùn)練2］質(zhì)量為m的小球用長為L的輕繩懸于。點(diǎn)，如

右圖4-4所示，小球在水平力尸作用下由最低點(diǎn)P緩慢地移到Q

點(diǎn)，在此過程中尸做的功為()\

A.FLsindB.mgLcosO

C.mgL(1—cos。)D.FLtanO圖4-4：\

題型三:動(dòng)能定理與圖象的結(jié)合問題:

解決這類問題需要注意:挖掘圖象信息，重點(diǎn)分析圖象的坐標(biāo)、POm

切線斜率、包圍面積的物理意義.

［例3］靜置于光滑水平面上坐標(biāo)原點(diǎn)處的小物塊，在

水平拉力戶作用下，沿x軸方向運(yùn)動(dòng)，拉力廠隨物塊所在

位置坐標(biāo)x的變化關(guān)系如圖4-5所示，圖線為半圓.則小

物塊運(yùn)動(dòng)到X。處時(shí)的動(dòng)能為()

1?C兀c72

A.0B.2工C,—F?,XQD.—x0

［解析］由于水平面光滑，所以拉力F即為合外力,F隨

位移X的變化圖象包圍的面積即為F做的功，設(shè)X。處的動(dòng)能為EK山題能走理得:

高中物理共140頁，第2頁

EK-O=9￡,X°=?X；=9E；答案:C

4oZ

［變式訓(xùn)練3］在平直公路上，汽車由靜止開始作勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度達(dá)到Vm后立即

關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)直到停止，v-t圖像如圖4-6所示。設(shè)汽車的牽引力為F,摩擦力為f,全過程中牽

引力做功W1,克服摩擦力做功W2，貝

A.F：0：3B.F：f=4：1

C.W,：W2=l：1D.Wl：W2=l：3

題型四:機(jī)械能守恒定律的靈活運(yùn)用

解決這類問題需要注意:靈活運(yùn)用機(jī)械能守恒定律的三種表

達(dá)方式:1.初態(tài)機(jī)械能等于末態(tài)機(jī)械能,2.動(dòng)能增加量等于勢能減

少量,3.?個(gè)物體機(jī)械能增加量等于另一個(gè)物體機(jī)械能減少量.后

兩種方法不需要選取零勢能面.

［例4］如圖4-7所示，粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有總長為4L

的水。開始時(shí)閥門K閉合，左右支管內(nèi)水面高度差為乙打開

閥門K后，左右水面剛好相平時(shí)左管液面的速度是多大？（管

的內(nèi)部橫截面很小，摩擦阻力忽略不計(jì)）圖4-7

［解析］由于不考慮摩擦阻力，故整個(gè)水柱的機(jī)械能守恒。從初始狀態(tài)到左右支管水面相

平為止，相當(dāng)于有長〃2的水柱由左管移到右管。系統(tǒng)的重力勢能減少，動(dòng)能增加。該過程中，

整個(gè)水柱勢能的減少量等效于高L/2的水柱降低L/2重力勢能的減少。不妨設(shè)水柱總質(zhì)量為

8相，則m得丫=、陛。

22V8

［變式訓(xùn)練4］如圖4-8所示，游樂列車由許多節(jié)車廂組成。列車全長為L,圓形軌道半徑

為R,5遠(yuǎn)大于?節(jié)車廂的高度力和長度/,但2>2認(rèn)）.已知列車的車輪是卡在導(dǎo)軌上的光滑

槽中只能使列車沿著圓周運(yùn)動(dòng)，在軌道的任何地方都不能脫軌。試問：在沒有任何動(dòng)力的情況

下，列車在水平軌道上應(yīng)具有多大初速度用,才能使列車通過圓形軌道而運(yùn)動(dòng)到右邊的水平

軌道上？

【能力訓(xùn)練】

1.如圖4-9所示，水平面上的輕彈簧一端與物體相連，另■端固定在墻上P點(diǎn)，已知物體的質(zhì)量

高中物理共140頁，第3頁

m

為/w=2.0kg,物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)〃=0.4,彈簧的勁度系數(shù)A=200N/m.現(xiàn)用力F拉物

體，使彈簧從處于自然狀態(tài)的。點(diǎn)由靜止開始向左移動(dòng)10cm,這時(shí)彈簧具有彈性勢能

Ep=\M,物體處于靜止?fàn)顟B(tài).若取g=10m/s2,則撤去外力產(chǎn)后（）

A.物體向右滑動(dòng)的距離可以達(dá)到12.5cm

B.物體向右滑動(dòng)的距離一定小于12.5cm

C.物體回到。點(diǎn)時(shí)速度最大_

圖4-9

D.物體到達(dá)最右端時(shí)動(dòng)能為0,系統(tǒng)機(jī)械能不為0

2.一輛汽車在水平路面上原來做勻速運(yùn)動(dòng)，從某時(shí)刻開始，牽引力F和阻力f隨時(shí)間t的變化

規(guī)律如圖4-10a所示。則從圖中的力到t2時(shí)間內(nèi)，汽車牽引力的功率P隨時(shí)間t變化的

關(guān)系圖線應(yīng)為圖4-10b中的（）

3.如圖4-11所示，粗細(xì)均勻、全長為h的鐵鏈，對稱地掛在輕小光滑的定

滑輪上.受到微小擾動(dòng)后，鐵鏈從靜止開始運(yùn)動(dòng),當(dāng)鐵鏈脫離滑輪的瞬

間，其速度大小為（）

A./ghB.C.D.y[2gh

4.如圖4-12所示，兩個(gè)底面積都是S的圓桶，放在同一水平面

上，桶內(nèi)裝水，水面高度分別為包和〃2,如圖所示.已知水的密

度為0,現(xiàn)把連接兩桶閥門打開，最后兩桶水面高度相等，則

在這過程中重力做的功等于（）

A.pgS（h「h2）B.~二

cpgsjh,-h2y口pgs出-外丫

42

5.如圖4-13所示，小球自a點(diǎn)由靜止自由下落，到b點(diǎn)時(shí)與彈簧接觸，到c點(diǎn)時(shí)彈簧被壓縮

到最短，若不計(jì)彈簧質(zhì)量和空氣阻力，在小球由“T6TC的運(yùn)動(dòng)過程中c______

（）J°

A.小球和彈簧總機(jī)械能守恒

B.小球的重力勢能隨時(shí)間均勻減少

C.小球在6點(diǎn)時(shí)動(dòng)能最大

圖4-13

D.到c點(diǎn)時(shí)小球重力勢能的減少量等于彈簧彈性勢能的增加量

6.如圖4-14所示，一輕彈簧一端固定于。點(diǎn)，另一端系一重物，將重物

從與懸點(diǎn)。在同?水平面且彈簧保持原長的N點(diǎn)無初速度釋放，讓它

自由擺下.不計(jì)空氣阻力，則在重物由A點(diǎn)擺向最低點(diǎn)B的過程中

（）

A.彈簧與重物的總機(jī)械能守恒B.彈簧的彈性勢能增加

C.重物的機(jī)械能不變D.重物的機(jī)械能增加

圖4-14

高中物理共140頁，第4頁

7.如圖4-15所示，質(zhì)量為根的物體置于光滑水平面上，一根繩子跨過定滑輪一端固定在物體

上，另一端在力尸作用下，以恒定速率均豎直向下運(yùn)動(dòng)，物體由靜止開始運(yùn)動(dòng)到繩與水平

方向夾角a=45。過程中，繩中拉力對物體做的功為七條必

Avo

?―ri—fl--r

\2乙

A.—mv（）B.mv（）,C.—mv（）D.---

4

圖4-15

8.如圖4-16所示，,物體以一定的速度沿水平面由A點(diǎn)滑到B點(diǎn)，摩擦力做功名；若該物

體從4沿兩斜面滑到B',摩擦力做的總功為%,已知物體與各接觸面的動(dòng)摩擦因數(shù)均相

同，則（）&a!

A.%=%B.%>必

C.W[<W2D.不能確定名、名大小關(guān)系

9.有一斜軌道AB與同材料的1/4圓周軌道BC圓滑相接，數(shù)據(jù)

如

圖4-17所示，D點(diǎn)在C點(diǎn)的正上方，距地面高度為3R,現(xiàn)讓

一個(gè)小滑塊從D點(diǎn)自由下落，沿軌道剛好能滑動(dòng)到A點(diǎn)，則它

從A點(diǎn)沿軌道自由滑下，能上升到的距地面最大高度是（不計(jì)空

氣阻力）圖4-17

B.2R

C.在0與R之間D.在R與2R之間

好4

10.一根木棒沿水平桌面從A運(yùn)動(dòng)到B,如圖4-18所示，若棒與桌面///M

間的摩擦力大小為f,則棒對桌面的摩擦力和桌面對棒的摩擦力做乙/,/

的功各為（）市三書

A.—fs,"fsB.fs,—fs

C.0,—fsD.-fs,0圖4-18

11.將?物體從地面豎直上拋，物體上拋運(yùn)動(dòng)過程中所受的空氣阻力

大小恒定.設(shè)物體在地面時(shí)的重力勢能為零，則物體從拋出到落回原地的過程中，物體的

機(jī)械能E與物體距地面高度h的關(guān)系正確的是圖4-19中的（）

圖4-19

12.如圖4-20所示，質(zhì)量分別為2m和3〃i的兩個(gè)小球固定在一根

圖4-20

高中物理共140頁，第5頁

B

直角尺的兩端/、B,直角尺的頂點(diǎn)。處有光滑的固定轉(zhuǎn)動(dòng)軸。

AO,80的長分別為2乙和心開始時(shí)直角尺的/0部分處于水

平位置而8在O的正下方。讓該系統(tǒng)由靜止開始自由轉(zhuǎn)動(dòng),

求：⑴當(dāng)N到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，/小球的速度大小為

⑵8球能上升的最大高度為

⑶開始轉(zhuǎn)動(dòng)后B球可能達(dá)到的最大速度為_______________________________________

13.如圖4-21所示，面積很大的水池,水深為，，水面上浮著一正方體木"?

塊，木塊邊長為d密度為水的1/2,質(zhì)量為機(jī)開始時(shí)，木塊靜止，有一半沒二7三桿

入水中，現(xiàn)用力廠將木塊緩慢地壓到池底，不計(jì)摩擦，求：(1)從木塊剛好三二三

完全沒入水中到停在池底的過程中，池水勢能的改變量

為.(2)從開始到木塊剛好完全沒入水的過程中，力尸所做ra,91

的功為.

14.在研究摩擦力特點(diǎn)的實(shí)驗(yàn)中，將木塊放在水平固定長木板上，如圖4-22〃所示，用力沿水

平方向拉木塊，拉力從0開始逐

漸增大.分別用力傳感器采集拉

力和木塊所受到的摩擦力，并用

計(jì)算機(jī)繪制出摩擦力寫隨拉力F

的變化圖像，如圖4-226所示.

一知木塊質(zhì)量為0.78kg.取重力加

速度g=10m/s2,sin37°=0.60,

cos37°=0.80.(1)求木塊與長木

板間的動(dòng)摩擦因數(shù).(2)若木塊在

與水平方向成37。角斜向右上方

的恒定拉力/作用下，以6t=2.0m/s2

的加速度從靜止開始做勻變速直

線運(yùn)動(dòng)，如圖4-22c所示.拉力大小應(yīng)為多大？

(3)在(2)中力作用2s后撤去拉力F,求運(yùn)動(dòng)過程中摩擦力對木塊做的功.

15.圖示4-23裝置中，質(zhì)量為m的小球的直徑與玻璃管內(nèi)徑接近，封閉玻璃管內(nèi)裝滿了液體,

液體的密度是小球的2倍，玻璃管兩端在同一水平線上，頂端彎成?小段圓弧。玻璃管的

高度為H,球與玻璃管的動(dòng)摩擦因素為M(p<

tg370=j,小球山左管底端由靜止釋放，試求:

(1)小球第一次到達(dá)右管多高處速度為零？

(2)小球經(jīng)歷多長路程才能處于平衡狀態(tài)？

16.如圖4-24所示，一勁度系數(shù)為Q800N/m的輕彈簧兩端各焊接著

兩個(gè)質(zhì)量均為m=12kg的物體/、B。開始時(shí)物體/、8和輕彈簧

高中物理共140頁，第6頁

立靜止在水平地面上，現(xiàn)要在上面物體4上加一豎直向上的力F,

使物體力開始向上做勻加速運(yùn)動(dòng)，經(jīng)0.4s物體8剛要離開地面，

設(shè)整個(gè)過程中彈簧都處于彈性限度內(nèi)，取g=10m/s2。

求：此過程中外力廠所做的功。

圖4-24

17.如圖4-25所示，傾角為Q的光滑斜面上放有兩個(gè)質(zhì)量均為

m的小球力和B,兩球之間用一根長為L的輕桿相連，下面

的小球B離斜面底端的高度為九兩球從靜止開始下滑，不

計(jì)

球與地面碰撞時(shí)的機(jī)械能損失，且地面光滑。

求：（1）兩球在光滑水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度大小；

圖4-25

（2）此過程中桿對X球所做的功；（3）分析桿對力球做功的情況。

專題8參考答案:

高中物理共140頁，第7頁

［變式訓(xùn)I練］

整

l.h/s2.B3.BC4.v0>2R

【能力訓(xùn)練】

l.BD2.C3.C4.C5.AD6.AB7.B8.A

9.A10.CH.B12.(1)(8gL/H),/2(2)L(l+sinl6°)(3)(4gL/H),/2

13.(l)2mg(H-a)(2)3mg/414.(l)p=0.4(2)F=4.5N(3)Wf=-14.4J

15.(l)8|iH/(4|i+3)(2)5H/4p

16.FFF=49.5J

17.(1)v=yj2gh+gLsin0(2)W=--mgLsin0

(3)當(dāng)系統(tǒng)在斜面和水平面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，/、8的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)相同，桿中無作用力，桿對力不做

功；當(dāng)6球從斜面進(jìn)入水平面，而力球仍在斜面上運(yùn)動(dòng)時(shí)，A.5的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不同，此過程

中桿對力球做功。

專題六句路的分析問題(1課時(shí))

【考綱要求】

高中物理共140頁，第8頁

內(nèi)容要求說明

電流電動(dòng)勢電阻定律電阻的串聯(lián)與并聯(lián)I

邏輯電路設(shè)計(jì)和定量計(jì)算不作

電功電功率焦耳定律簡單的邏輯電路I

要求

歐姆定律閉合電路歐姆定律II

【重點(diǎn)知識梳理】

1.的定向移動(dòng)形成電流。通過導(dǎo)體橫截面積的電荷量q跟通過這些電荷量所用時(shí)間t

的比值稱為電流，則有1=。導(dǎo)線中的電場線保持與導(dǎo)線平行。電動(dòng)勢是描述電源

把其他形式的能轉(zhuǎn)化為電能本領(lǐng)強(qiáng)弱的物理量，在數(shù)值上等于非靜電力把1C的正電荷在

電源內(nèi)從負(fù)極送到正極所做的功的大小。E=，其值也等于電源沒有接入外電路時(shí)

兩極間的電壓。

2.電阻定律：導(dǎo)體的電阻R跟它的長度L成,跟它的橫截面積S成。寫成公

式，則有。此式中的比例常數(shù)是,它與、有關(guān)。

3.部分電路歐姆定律：導(dǎo)體中的電流I跟導(dǎo)體兩端的電壓U成,跟導(dǎo)體的電阻

成o寫成公式。其適用條件是。

4.電功公式亞=。電熱公式、=。在純電阻電路中，W_Q,在非純電阻

電路中，W—Qo電功率公式P=。熱功率公式P=。

5.閉合電路歐姆定律

（1）內(nèi)容：閉合電路中的電流，跟電源的電動(dòng)勢成，跟整個(gè)電路的電阻成—。

（2）公式或?

（3）路端電壓的關(guān)系式oR增大，I,當(dāng)R-8（斷路）時(shí)，I；

R減小，I,當(dāng)R=0（短路），I。

6.電源的有關(guān)功率和電源的效率：（1）電源的總功率P,^:（2）電源的輸出

功率P#,=;（3）電源的內(nèi)部發(fā)熱功率P^=；（4）電源的效

率〃=。

7.簡單的邏輯電路

（1）“與”門電路：?其電路符號

（2）“或''門電路：.其電路符號

（3）“非"門電路：<.其電路符號

【分類典型例題】

題型一：直流電路的動(dòng)態(tài)分析

解決這類問題需要注意：按局部（R的變化）一

全局（I總、U溜的變化）一局部（U分、I分的變化）

的邏輯思維進(jìn)行分析推理。

［例1］在如圖1所示的電路中，滑動(dòng)變阻器的

滑動(dòng)觸點(diǎn)向b端移動(dòng)時(shí)（）

A.電壓表V的讀數(shù)增大，電流表A的讀數(shù)減小

B.電壓表V和電流表A的讀數(shù)都增大

C.電壓表V和電流表A的讀數(shù)都減小

D.電壓表V的讀數(shù)減小，電流表A的讀數(shù)增大

［解析］滑動(dòng)變阻器的滑動(dòng)觸點(diǎn)向b端移動(dòng)時(shí),R3接入電路中的阻值變大，使得Ig減小，

內(nèi)電壓減小，由U=E-Ir得外電壓U外增大，即電壓表讀數(shù)增大。電阻Ri中的電流減小，電

壓減小，電阻R2兩端的電壓（U2=U*-UP增大，電流也增大,電阻R3中的電流（I3=Ifi-12）

減小，即電流表讀數(shù)減小。答案：Ao

［變式訓(xùn)練1］在圖2所示的電路中，觀察三只小燈泡亮度

變化和兩只電壓表變化情況，如果滑動(dòng)變阻器的滑片P由a端

滑至b端，電壓表V1示數(shù)變化的絕對值為△U1,電壓表V2示

數(shù)變化的絕對值為△5,則下列說法正確的有（）

A.L］、L3變暗，L2變亮

高中物理共140頁，第9頁

B.L3變暗，Li、L2變亮

C.AUt<AU2

D.△Ui>△6

2.如圖3所示電路中，由于某一電阻發(fā)生短路或斷路，使A燈變暗，

B燈變亮，則故障可能是（）

A.r短路B.R,斷路C.R3斷路D.R,短路

題型二：電路中的能量轉(zhuǎn)企

解決這類問題需要注意：一是能量轉(zhuǎn)化的方向問題；二是能量轉(zhuǎn)化量的計(jì)算問題。

［例2］環(huán)保汽車將為2008年奧運(yùn)會(huì)場館服務(wù)。某輛以蓄電池為驅(qū)動(dòng)能源的環(huán)保汽車，總

質(zhì)量加=3xl（）3kg。當(dāng)它在水平路面上以u=36km/h的速度勻速行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入電流

/=50A,電壓。=300V。在此行駛狀態(tài)下，求：

（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率「必。

（2）若驅(qū)動(dòng)電機(jī)能夠?qū)⑤斎牍β实?0%轉(zhuǎn)化為用于牽引汽車前進(jìn)的機(jī)械功率尸機(jī)，求汽車所

受阻力與車重的比值。（g取lOm/s?）

（3）設(shè)想改用太陽能電池給該車供電，其它條件不變，求所需太陽能電池板的最小面積。

26

已知太陽輻射的總功率Po=4xl0W,太陽到地球的距離r=1.5xl0"m,太陽光傳播到達(dá)地

面的過程中大約有30%的能量損耗，該車所用太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率約為15%。

［解析］（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī)的輸入功率尊=/U=L5xl（）4w。

（2）在勻速行駛時(shí)4=0.9烯=&=戶，/=?爭

汽車所受阻力與車重之比上=0.045。

mg

（3）當(dāng)太陽垂直電池板入射時(shí)，所需電池板面積最小，設(shè)其為S,距太陽中心為尸的球面面

積5。=4口2

若沒有能量損耗，太陽能電池板接受到的太陽能功率為P,則二=:，

Pos。

設(shè)太陽能電池板實(shí)際接收到的太陽能功率為尸，則尸=（1-30%）P'所以

Pvps

-----------=—,由于心=15%P,所以電池板的最小面積5=-^=101m2?

^（1-30%）電0.7舔

［變式訓(xùn)練2］如圖4所東，電源電動(dòng)勢E=14V,內(nèi)阻r=l歐，小燈泡L標(biāo)有“2V,

4W”，電動(dòng)機(jī)的內(nèi)阻％=0.5歐，當(dāng)變阻器調(diào)到&=1歐時(shí)，

電燈和電動(dòng)機(jī)iE常工作。求：人

（1）電動(dòng)機(jī)兩端電壓；

（2）電動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械效率；

（3）電源的總功率。

題型三：伏安特性曲線應(yīng)用-------1|—------

解決這類問題需要注意:掌握電源與電阻的伏安特性曲線ErS

的物理意義，其交點(diǎn)表示兩者電流I相同，電壓U也相同，圖4

可求出實(shí)際功率。’

［例3］：小燈泡燈絲的電阻會(huì)隨溫度的升高而變大，某同學(xué)為研究這一現(xiàn)象，用實(shí)驗(yàn)得

到如下數(shù)據(jù)（/和U分別表示小燈泡上的電流和電壓）：

/(A)0.120.210.290.340.380.420.450.470.490.50

u（v）0.200.400.600.801.001.201.401.601.802.00

高中物理共140頁，第10頁

(1)在圖5甲中畫出實(shí)驗(yàn)電路圖，可

用的器材有：電壓表、電流表、滑動(dòng)

變阻器(變化范圍0?10。)、電源、

小燈泡、開關(guān)、導(dǎo)線若干。

(2)在圖3乙中畫出小燈泡的。一/

曲線。

(3)現(xiàn)有一電池的電動(dòng)勢是1.5V,

內(nèi)阻是2.00。問：將本題中的小燈

泡接在該電源的兩端，小燈泡的實(shí)際

功率是多少？(簡要寫出求解過程；

若需作圖，可直接畫在第(2)小題的

方格圖中)

［解析］(1)如圖6甲所示(提示:

測燈泡伏安特性曲線要求電壓從零開

始，采用分壓器)。

(2)如圖6乙所示。

(3)由于小燈泡的電阻是變化的，若

用代數(shù)法計(jì)算，則無從算起。據(jù)電動(dòng)

勢是L5V,內(nèi)阻是2.0。，作出電源

的伏安特性曲線。=七一"，與燈泡

的伏安特性曲線交與U=0.8V、

/=0.35A,因此，燈泡的實(shí)際功率是P=U7=2.8W。

［變式訓(xùn)練3］如圖7甲所示，直線4和8分別為電源。、6的路端電壓與電流的關(guān)系圖

像。設(shè)兩個(gè)電源的內(nèi)電阻分別為二和〃，若將一定阻值的電阻以分別接到“、6兩電源上,

通過&的電流分別為Ia和Ih,則（

A.ra=rh,Ia=Ih

B-。小/“〉4

Cra>rh,Ia=Ih

D-〃（加1a<h

甲

圖7

【能力訓(xùn)練】

1.如圖所示，是兩個(gè)大小不同的電阻的I-U圖線，那么

高中物理共140頁，第11頁III

A.電阻大的應(yīng)是圖線A

B.電阻大的應(yīng)是圖線

c.兩電阻串聯(lián)后的i-u圖線在區(qū)域ni

D.兩電阻并聯(lián)后的I-U圖線在區(qū)域山

2.兩根材料和長度都相同的均勻電阻絲R1和R2,Ri橫截面積較大，在它們上面用少許凡士

林粘幾根火柴棒，當(dāng)兩端并聯(lián)在電源后，若不計(jì)散熱，則

（）

A.Ri的火柴棒先掉下來

B.R2的火柴棒先掉下來

C.%、R2的火柴棒同時(shí)掉下來

D.無法判斷哪根電阻絲上的火柴棒先掉下來

3.如圖將一根粗細(xì)均勻的電阻絲彎成一個(gè)閉和的圓環(huán)，接入電路

中，電路與圓環(huán)的0點(diǎn)固定，P為與圓環(huán)良好接觸的滑動(dòng)頭。

閉和開關(guān)S,在滑動(dòng)頭P緩慢地由m點(diǎn)經(jīng)n點(diǎn)移到q點(diǎn)的過程中，電容器C所帶的電荷量

將（）

A.由小變大B.由大變小C.先變小后變大D.先變大后變小

4.下列是基本門電路組成的邏輯電路，其中能使小燈泡發(fā)光的是（)

+5V+5V

5.

率是15W05101520

④改變外電阻的阻值時(shí)該電池組的最大輸出功率可達(dá)

20W

A.只有①③正確B.只有①②正確

C.只有④正確D.只有①③④正確

6.先后按圖中（1）和（2）所示電路測同一未知電阻的阻值氏，已知兩電路的路端電壓恒

定不變，若按圖（1）所示電路測得電壓表示數(shù)為6V,電流表示數(shù)為2mA,那么按圖（2）

所示電路測得的結(jié)果是（）

A.電壓表示數(shù)為6V,電流表示數(shù)為2mA

B.電壓表示數(shù)為6V,電流表示數(shù)小于2mA

C.電壓表示數(shù)小于6V,電流表示數(shù)小于2mA

D.電壓表示數(shù)小于6V,電流表示數(shù)大于2mA

7.如圖所示，電源內(nèi)阻不可忽略，已知Ri為半導(dǎo)體熱敏電阻，R2為鎰銅合金制成的可變電

阻，當(dāng)發(fā)現(xiàn)燈泡的亮度逐漸變暗時(shí)，可能的原因是（）

A.R的溫度逐漸降低

B.R受到的可見光的照射

C.R2的阻值逐漸增大

D.R,的阻值逐漸減小

8.經(jīng)過精確校準(zhǔn)的電壓表Vi和V2,分別用來測量某線路中電阻R兩

高中物理共140頁，第12頁

b

端a、b間的電壓時(shí)，如圖所示，讀數(shù)依次為12.7V和12.3V,則

A.a、b間的實(shí)際電壓略大于12.7V

B.a、b間的實(shí)際電壓略小于12.7V

C.電壓表V1的內(nèi)阻大于電壓表V2的內(nèi)阻

D.電壓表V］的內(nèi)阻小于電壓表V2的內(nèi)阻

9.如圖所示電路，閉合開關(guān)時(shí)燈不亮，已經(jīng)確定是燈泡斷路或短路引

起的，在不能拆開電路的情況下（開關(guān)可閉合，可斷開），現(xiàn)用一個(gè)

多用電表的直流電壓檔、直流電流檔和歐姆檔分別對故障作出如下

判斷（如表所示）

次序操作步驟現(xiàn)象和結(jié)論

1閉合開關(guān)，選直流電壓檔，紅黑表筆分別接a、b有示數(shù)，燈斷路，無示數(shù)，燈

短路

2閉合開關(guān)，選直流電流檔，紅黑表筆分別接a、b有示數(shù)，燈斷路，無示數(shù)，燈

短路

3閉合開關(guān)，選歐姆檔，紅黑表筆分別接a、b指針不動(dòng)，燈斷路，指針偏轉(zhuǎn)，

燈短路

4斷開開關(guān)，選歐姆檔，紅黑表筆分別接a、b指針不動(dòng)，燈斷路，指針偏轉(zhuǎn)，

燈短路

以上判斷正確的是（）

A.只有1、2對B.只有3、4對C.只有1、2、4對D.全對

10.某居民家中的電路如圖所示，開始時(shí)各部分均正常工作,將電飯煲的插頭插入三孔插座

后，正在燒水的電壺突然不能工作，但電燈仍然正常發(fā)

光，拔出電飯煲的插頭

（1）把試電筆分別插入插座的左、右插孔，須管均能發(fā)光，

貝U（）

A.僅電熱壺所在的C、B兩點(diǎn)間發(fā)生了斷路故障

B.僅電熱壺所在的C、B兩點(diǎn)間發(fā)生了短路故障

C.僅導(dǎo)線A、B斷路

D.因插座用導(dǎo)線接地，所以發(fā)生了上述故障

（2）用電壓表測得A、B間電壓Uab=0,測得C、B間電壓

0^=2207,則電路故障是上述選項(xiàng)中的。

11.電熱毯、電飯鍋等是人們常用的電熱式家用電器，他們一

般具有加熱和保溫功能，其工作原理大致相同。圖①為某種電熱式電器的簡化電路圖，主

要元件有電阻絲Ri、R2和自動(dòng)開關(guān)

（1）當(dāng)自動(dòng)開關(guān)S閉合和斷開時(shí)，用電器分別處于什么狀態(tài)？

（2）用電器由照明電路供電（U=220V）,設(shè)加熱時(shí)用電器的電功率為400W,保溫時(shí)用電

器的電功率為40W,則Ri和R2分別為多大？

（3）若將圖①中的自動(dòng)開關(guān)S換成理想的晶體二極管D,如圖②所示，其他條件不變，

求該用電器工作1小時(shí)消耗的電能。R2R,

—11—1~I1—1

12.一輛電動(dòng)自行車的銘牌上給出了如下表的技術(shù)參數(shù)：圖①

規(guī)格后輪驅(qū)動(dòng)直流永磁轂電機(jī)

高中物理共140頁，第13頁

車型26”電動(dòng)自行車額定輸出功率120W

整車質(zhì)量30kg額定電壓40V

最大載重120kg額定電流3.5A

質(zhì)量為M=70kg的人騎此電動(dòng)自行車沿平直公路行駛，所受阻力f恒為車和人總重的Q0.02

倍。取g=10m/s2,求：

(1)此車的永磁轂電機(jī)在額定電壓下正常工作的效率；

(2)僅在永磁轂電機(jī)以額定功率提供動(dòng)力的情況下，人騎車行駛的最大速度。

專題六參考答案:

高中物理共140頁，第14頁

[變式訓(xùn)練工解析：小球離開錐面前，T^mgcos0+mLsin20-a）2,其中，。表示懸線

與豎直方向的夾角，乙表示擺長。小球離開錐面后，T=mLco\可知C項(xiàng)正確。

答案：Co

題后反思：本題涉及到圓錐擺運(yùn)動(dòng)模型，要求考生通過受力分析和臨界分析，抓住向心

力的變化情況，從而順利求解。

1,

1.C（小球做平拋運(yùn)動(dòng)，由〃=]g/-可確定A選項(xiàng)；由5=%/可確定B選項(xiàng)；由s=W

可確定D選項(xiàng)。不能確定的是C選項(xiàng)）。

2.C（據(jù)物體做直線運(yùn)動(dòng)的條件知，探測器加速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受重力和推力的合力應(yīng)沿

傾斜直線，故噴氣方向應(yīng)偏離直線向后下方；探測器勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，探測器所受合力為零，探

測器通過噴氣而獲得推動(dòng)力應(yīng)豎直向上，故噴氣方向應(yīng)豎直向下。故正確答案為C）

3.C（對小球進(jìn)行受力分析，小球受到兩個(gè)作用力，即重力和桿對小球的作用力，兩個(gè)

力的合力提供向心力，根據(jù)牛頓第二定律就可得C正確。）

4.D國際空間站繞地球作圓周運(yùn)動(dòng)，處于失重狀態(tài).水銀氣壓計(jì)利用空氣壓力與水銀

柱重力平衡測定氣壓，故水銀氣壓計(jì)無法使用；天平利用兩側(cè)重力平衡測定質(zhì)量，故天平

無法使用；擺鐘擺動(dòng)的動(dòng)力為重力，故擺鐘無法使用；多用電表與重力無關(guān)，故仍可使用。

MmR3

5.AB（/=G-可得土星對土衛(wèi)六的萬有引力更大；有開普勒定律得：=,

R2T2

可知土衛(wèi)五的公轉(zhuǎn)周期更小;根據(jù)0=根據(jù)u=

土衛(wèi)五的公轉(zhuǎn)線速度大。）

MmV2

6.D萬有引力提供向心力，山牛頓第二定律得G==//m=〃?一，可以確定，離太

rr

陽越遠(yuǎn)向心加速度和線速度都越小，故AB都不正確；山題干提供的信息“這是6萬年來火星

距地球最近的一次”，可知C選項(xiàng)不正確。故正確答案為D。

Mmv2~

7.C（由G———m—=mr——可知，C正確）

r2rT2

47r2儼47r2

8.AD（由加g=知，A正確；由一=Rr，因兩顆天體半徑及不確定，

T2RT2

Mm4萬2M34

故B不正確。由G—/=根/?、知，C不正確；由P=——=—7得口正確。故選AD）

R2T2VGT2

9.AD（若該環(huán)是土星的一部分，由v=Rco,則丫8夫；若該環(huán)是土星的衛(wèi)星群，由

GMmiW=mj/R,則/皿/心故選項(xiàng)AD正確。）

10.AD（如果萬有引力不足以充當(dāng)向心力，星球就會(huì)解體，據(jù)萬有引力定律和牛頓第二

高中物理共140頁，第15頁

定律得：6粵=加年火得T=2兀,又因?yàn)槁?孫川，所以公網(wǎng)）

R2T2\GM3\Gp

11.CD（本題考查學(xué)生對第一宇宙速度的理解，以及對衛(wèi)星能沿橢圓軌道運(yùn)動(dòng)條件的理

解。本題極易錯(cuò)選A）

12.①.%一*；②6.8rad/s（6.75?6.84都對）

7（〃一l）r

13.解析：機(jī)車拐彎處視為圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)向心力是由火車的重力和軌道對火車的支持

力來提供的，如圖所示。設(shè)軌道與水平面的夾角為8,則

sin^=—

L

由向心力公式和幾何關(guān)系可得：

y〃

m2tan0=m——，tan0=/:

R

解得：v=Jg7?—

14.解：（1）汽車在水平路面上拐彎，可視為汽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其向心力是車與路

面間的靜摩擦力提供，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大值時(shí)，由向心力公式可知這時(shí)的半徑最小，有

V2

Fm=0.6mg>m—

r

由速度v=30m/s,得彎道半徑r>150m；

（2）汽車過拱橋，看作在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí);根據(jù)向心力公式

.V2

有：mg-F^rm—

v2

為了保證安全，車對路面間的彈力尺必須大于等于零。有mg>m—

則/?>90mo

15.解：（1）由題意可知：小球落到斜面上并沿斜面下滑，說明此時(shí)小球速度方向與斜

面平行，否則小球會(huì)彈起，所以、=y（）tan53。

勺2=2gh

代入數(shù)據(jù)，得vy=4m/s,%=3m/s

（2）由+=gf］得。=0.4s

s=v0/i=3><0,4m=1.2m

（3）小球沿斜面做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的加速度a=

初速度〔）=+i）y=5m/s

H1

飛河=叱+鏟?

高中物理共140頁，第16頁

2

代入數(shù)據(jù)，整理得4/2+5/2-26=0

13

解得t2=2s或與=---s（不合題意舍去）

所以f=九+，2=2.4s

16.解析：（1）把滑雪愛好者著地時(shí)的速度K分解為如圖所示的VO、Vy兩個(gè)分量

由h=-gf-

解得/=0.5sP^JV0

則Vy=g/=5m/sUyL-'g

又vy=votan45°

解得v0=5m/s

著地點(diǎn)到平臺邊緣的水平距離：x=v0/=2.5m

（2）滑雪者在平臺上滑動(dòng)時(shí)，受到滑動(dòng)摩擦力作用而減速運(yùn)動(dòng)，由動(dòng)能定理得

解得：v=7m/s

即滑雪者的初速度為7m/s。

17。解：（1）物體的水平位移相同，說明物體離開8點(diǎn)的速度相同，物體的速度大于皮

帶的速度，一直做勻減速運(yùn)動(dòng)。

（2）當(dāng)co=10rad/s時(shí)，物體經(jīng)過B點(diǎn)的速度為%=火。=1m/s①

平拋運(yùn)動(dòng)：h=^gt2②

5=vBt③

解得：片Is,h=5m④

（3）當(dāng)①>30rad/s時(shí)，水平位移不變，說明物體在48之間一直加速，其末速度

=—=3m/s⑤

根據(jù)匕2-f=24s⑥

當(dāng)0<（v<1Orad/s時(shí)，2/igL=片-裔⑦

當(dāng)吟3Orad/s時(shí)，2Mg￡二-y；2〃g￡=一片⑧

解得：vo=y/5m/s⑨

題后反思：本題以傳送帶上物體的運(yùn)動(dòng)為背景，涉及到直線運(yùn)動(dòng)、牛頓定律、圓周運(yùn)動(dòng)、

平拋運(yùn)動(dòng)等較多知識點(diǎn)，過程多，情景復(fù)雜，對考生綜合應(yīng)用能力要求較高。

18.解：