《2018屆高考物理二輪復習 板塊一 專題突破復習 專題二 能量與動量 第二講 機械能守恒 功能關(guān)系學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018屆高考物理二輪復習 板塊一 專題突破復習 專題二 能量與動量 第二講 機械能守恒 功能關(guān)系學案（16頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第二講機械能守恒功能關(guān)系 知識建構(gòu)高考調(diào)研1.考查方向預測：幾個重要功能關(guān)系的應用機械能守恒定律與力學規(guī)律的綜合應用綜合應用能量守恒定律和動力學方法分析問題功能關(guān)系在電學中的應用2.常用的思想方法：機械能守恒的判斷方式、能量守恒定律求解往復類問題的基本方法答案(1)機械能守恒的條件只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈簧彈力做功只有重力做功時對應動能和重力勢能的相互轉(zhuǎn)化，只有彈簧彈力做功時對應動能和彈性勢能的相互轉(zhuǎn)化(2)機械能守恒定律與動能定理的區(qū)別與聯(lián)系(3)內(nèi)容：能量既不能憑空產(chǎn)生，也不能憑空消失它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變(4)表達式：

2、E減E增E增為末狀態(tài)的能量減去初狀態(tài)的能量，而E減為初狀態(tài)的能量減去末狀態(tài)的能量考向一機械能守恒定律及其應用歸納提煉1機械能守恒定律的三種表達形式2應用機械能守恒定律解題的基本思路(2017河北六校聯(lián)考)如圖所示，在豎直方向上A、B兩物體通過勁度系數(shù)為k的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地面上；B、C兩物體通過細繩繞過輕質(zhì)定滑輪相連，C放在固定的光滑斜面上用手拿住C，使細線剛剛拉直但無拉力作用，并保證ab段的細線豎直、cd段的細線與斜面平行已知A、B的質(zhì)量均為m，C的質(zhì)量為4m，重力加速度為g，細線與滑輪之間的摩擦不計，開始時整個系統(tǒng)處于靜止狀態(tài)釋放C后C沿斜面下滑，A剛離開地面時，B獲得最大速度求：

3、(1)斜面的傾角；(2)B的最大速度v.思路點撥(1)當B獲得最大速度時a0.(2)彈簧處于壓縮狀態(tài)和伸長狀態(tài)時的彈性勢能相等解析(1)設當物體A剛剛離開地面時，彈簧的伸長量為xA，對A有kxAmg.此時B受到重力mg、彈簧的彈力kxA、細繩拉力T三個力的作用設B的加速度為a，根據(jù)牛頓第二定律，對B有，TmgkxAma，對C有，4mgsinT4ma，當B獲得最大速度時，有a0，由此解得sin0.5，所以30.(2)開始時彈簧壓縮的長度為xB，顯然xAxB.當物體A剛離開地面時，B上升的距離以及C沿斜面下滑的距離為xAxB.由于xAxB，彈簧處于壓縮狀態(tài)和伸長狀態(tài)時的彈性勢能相等，且物體A剛剛離

4、開地面時，B、C兩物體的速度相等，設為v，由機械能守恒4mg(xAxB)sinmg(xAxB)(4mm)v2，代入數(shù)值解得v2g.答案(1)30(2)2g高考對機械能守恒定律應用的考查，多數(shù)情況下考查的是兩個物體組成的系統(tǒng)，這兩個物體一般由細繩或輕桿連接在一起.求解這類問題的方法是先找到兩物體的速度關(guān)系，從而確定系統(tǒng)動能的變化，其次找到兩物體上升或下降的高度關(guān)系，從而確定系統(tǒng)重力勢能的變化，然后按照系統(tǒng)動能的增加量(減少量)等于重力勢能的減少量(增加量)列方程求解.熟練強化遷移一單個物體的機械能守恒1(2016山西右玉一模)一小球以一定的初速度從圖示位置進入光滑的軌道，小球先進入圓軌道1，再進

5、入圓軌道2，圓軌道1的半徑為R，圓軌道2的半徑是軌道1的1.8倍，小球的質(zhì)量為m，若小球恰好能通過軌道2的最高點B，則小球在軌道1上經(jīng)過A處時對軌道的壓力為()A2mg B3mgC4mg D5mg解析小球恰好能通過軌道2的最高點B時，有mg，小球在軌道1上經(jīng)過A處時，有Fmg，根據(jù)機械能守恒，從AB有1.6mgRmvmv，解得F4mg，C正確答案C遷移二繩連接體的機械能守恒問題2(2017南京模擬)如圖所示，一半圓形碗的邊緣上裝有一定滑輪，滑輪兩邊通過一不可伸長的輕質(zhì)細線掛著兩個小物體，質(zhì)量分別為m1、m2，m1m2.現(xiàn)讓m1從靠近定滑輪處由靜止開始沿碗內(nèi)壁下滑設碗固定不動，其內(nèi)壁光滑、半徑為

6、R.則m1滑到碗最低點時的速度為()A2 B. C. D2 解析設當m1到達碗最低點時速率為v1，此時m2的速率為v2，則有v1cos45v2，對m1、m2由機械能守恒定律得m1gRm2gRm1vm2v，解得v12 .答案D遷移三桿連接體的機械能守恒問題3(多選)(2015全國卷)如圖，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運動不計摩擦，a、b可視為質(zhì)點，重力加速度大小為g.則()Aa落地前，輕桿對b一直做正功Ba落地時速度大小為Ca下落過程中，其加速度大小始終不大于gDa落地前，當a的機械能最小時，b對地面的壓力

7、大小為mg解析因為桿對滑塊b的限制，a落地時b的速度為零，所以b的運動為先加速后減速，桿對b的作用力對b做的功即為b所受合外力做的總功，由動能定理可知，桿對b先做正功后做負功，故A錯對a、b組成的系統(tǒng)應用機械能守恒定律有：mghmv，va，故B正確桿對a的作用效果為先推后拉，桿對a的作用力為拉力時，a下落過程中的加速度大小會大于g，即C錯由功能關(guān)系可知，當桿對a的推力減為零的時刻，即為a的機械能最小的時刻，此時桿對a和b的作用力均為零，故b對地面的壓力大小為mg，D正確答案BD考向二功能關(guān)系能量守恒定律歸納提煉1常見的功能關(guān)系2運用能量守恒定律求解往復運動類問題的基本思路(多選)(2017江蘇

8、卷)如圖所示，三個小球A、B、C的質(zhì)量均為m，A與B、C間通過鉸鏈用輕桿連接，桿長為L.B、C置于水平地面上，用一輕質(zhì)彈簧連接，彈簧處于原長現(xiàn)A由靜止釋放下降到最低點，兩輕桿間夾角由60變?yōu)?20.A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運動，彈簧在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦，重力加速度為g.則此下降過程中()AA的動能達到最大前，B受到地面的支持力小于mgBA的動能最大時，B受到地面的支持力等于mgC彈簧的彈性勢能最大時，A的加速度方向豎直向下D彈簧的彈性勢能最大值為mgL思路路線解析A球初態(tài)v00，末態(tài)v0，因此A球在運動過程中先加速后減速，當速度最大時，動能最大，加速度為0，故A的動能達到最大前，A具有

9、向下的加速度，處于失重狀態(tài)，由整體法可知在A的動能達到最大之前，B受到地面的支持力小于mg，在A的動能最大時，B受到地面的支持力等于mg，選項A、B正確；彈簧的彈性勢能最大時，A到達最低點，此時具有向上的加速度，選項C錯誤；由能量守恒，A球重力所做功等于彈簧最大彈性勢能，A球下降高度hLcos30Lcos60L，重力做功WmghmgL，選項D錯誤答案AB功能關(guān)系的應用“三注意”(1)分清是什么力做功，并且分析該力做正功還是做負功；根據(jù)功能之間的對應關(guān)系，確定能量之間的轉(zhuǎn)化情況(2)也可以根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化情況，確定是什么力做功，尤其可以方便計算變力做功的多少(3)功能關(guān)系反映了做功和能量轉(zhuǎn)化之

10、間的對應關(guān)系，功是能量轉(zhuǎn)化的量度和原因，在不同問題中的具體表現(xiàn)不同熟練強化遷移一與彈簧相關(guān)的功能關(guān)系1. (多選)(2016全國卷)如圖，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點，另一端與小球相連現(xiàn)將小球從M點由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點已知在M、N兩點處，彈簧對小球的彈力大小相等，且ONMOMN.在小球從M點運動到N點的過程中()A彈力對小球先做正功后做負功B有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度C彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零D小球到達N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差解析因M和N兩點處彈簧對小球的彈力大小相等，且ONMOMNtan)，物塊到達頂端前能與傳送帶

11、保持相對靜止在物塊從靜止釋放到相對傳送帶靜止的過程中，下列說法正確的是()A電動機因運送物塊多做的功為mv2B系統(tǒng)因運送物塊增加的內(nèi)能為C傳送帶克服摩擦力做的功為mv2D電動機因運送物塊增加的功率為mgvcos解析電動機多做的功等于系統(tǒng)摩擦產(chǎn)生的內(nèi)能和物塊機械能的增加量對物塊，增加的機械能為EfLmgcost，系統(tǒng)增加的內(nèi)能Qfsf(s帶s物)fmgcost，故EQ.故電動機多做的功等于物塊機械能增加量的2倍，大于mv2，故A錯誤系統(tǒng)增加的內(nèi)能Qfsmgcost.物塊的加速度ag(cossin)故加速時間t，故系統(tǒng)增加的內(nèi)能Q，故B正確傳送帶運動的距離s帶vt，故傳送帶克服摩擦力做功Wf克fs

12、帶mgcos，故C錯誤電動機增加的功率即為克服摩擦力做功的功率，大小為Pfvmgcosv，故D正確答案BD遷移三木塊滑塊問題中的功能關(guān)系3如圖所示，質(zhì)量為m20.6 kg的薄木板靜止在光滑水平地面上，木板上有一質(zhì)量為m10.2 kg的小鐵塊，它離木板的右端距離d0.5 m，鐵塊與木板間的動摩擦因數(shù)為0.2.現(xiàn)用拉力向左以3 m/s2的加速度將木板從鐵塊下抽出，求：(1)將木板從鐵塊下抽出時，鐵塊和木板的動能各為多少？(2)將木板從鐵塊下抽出的過程中木板對鐵塊做的功(3)系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能和拉力F做的功解析(1)對小鐵塊，由牛頓第二定律得mgma1，則a12.0 m/s2，木板的加速度a23 m/s

13、2，設經(jīng)過時間t，將木板從鐵塊下抽出，則有a2t2a1t2d，代入數(shù)值解得t1 s.鐵塊末速度v1a1t2 m/s，木板末速度v2a2t3 m/s，鐵塊的動能Ek1m1v0.4 J，木板的動能Ek2m2v2.7 J.(2)鐵塊位移x1a1t21.0 m，木板位移x2a2t21.5 m.這一過程，木板對鐵塊做的功為W1m1gx10.4 J.(3)系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能Qm1gd0.2 J，拉力做的功Wm1vm2vQ3.3 J.答案(1)0.4 J2.7 J(2)0.4 J(3)0.2 J3.3 J高考題答題規(guī)范功能關(guān)系在電磁感應中的應用考點歸納電磁感應中的功能關(guān)系典題示例(18分)(2015天津卷)如圖

14、所示，“凸”字形硬質(zhì)金屬線框質(zhì)量為m，相鄰各邊互相垂直，且處于同一豎直平面內(nèi)，ab邊長為l，cd邊長為2l，ab與cd平行，間距為2l.勻強磁場區(qū)域的上下邊界均水平，磁場方向垂直于線框所在平面開始時，cd邊到磁場上邊界的距離為2l，線框由靜止釋放，從cd邊進入磁場直到ef、pq邊進入磁場前，線框做勻速運動在ef、pq邊離開磁場后，ab邊離開磁場之前，線框又做勻速運動線框完全穿過磁場過程中產(chǎn)生的熱量為Q.線框在下落過程中始終處于原豎直平面內(nèi)，且ab、cd邊保持水平，重力加速度為g.求：(1)線框ab邊將離開磁場時做勻速運動的速度大小是cd邊剛進入磁場時的幾倍；(2)磁場上下邊界間的距離H.審題指

15、導第一步讀題干提信息題干信息1)線框由靜止釋放說明線框開始做自由落體運動2)線框做勻速運動說明重力與安培力平衡3)線框完全穿過磁場過程中產(chǎn)生的熱量為Q說明機械能的減少量為Q.第二步審程序順思路滿分答案(1)設磁場的磁感應強度大小為B，cd邊剛進入磁場時，線框做勻速運動的速度為v1，cd邊上的感應電動勢為E1，由法拉第電磁感應定律，有E12Blv1(1分)設線框總電阻為R，此時線框中電流為I1，由閉合電路歐姆定律，有I1(1分)設此時線框所受安培力為F1，有F12I1lB(1分)由于線框做勻速運動，其受力平衡，有mgF1(1分)由式得v1(2分)設ab邊離開磁場之前，線框做勻速運動的速度為v2，

16、同理可得v2(2分)由式得4(2分)(2)線框自釋放直到cd邊進入磁場前，由機械能守恒定律，有2mglmv(3分)線框完全穿過磁場的過程中，由能量守恒定律，有mg(2lH)mvmvQ(3分)由式得H28l(2分)答案(1)4(2)28l滿分心得(1)審題要規(guī)范：此題屬于用牛頓定律和能量觀點解決的電學綜合題，應分析清每段受力及運動過程，采用分段處理(2)解答要規(guī)范：書寫物理表達式要以原始公式為依據(jù)，要分步列式，盡量不寫綜合式，否則容易失分，公式前要寫清必要的文字說明滿分體驗(2017德州市摸底)如右圖所示，兩根等高光滑的四分之一圓弧形軌道與一足夠長水平軌道相連，圓弧的半徑為R0、軌道間距為L11

17、 m，軌道電阻不計水平軌道處在豎直向上的勻強磁場中，磁感應強度為B11 T，圓弧軌道處于從圓心軸線上均勻向外輻射狀的磁場中，如圖所示在軌道上有兩長度稍大于L1、質(zhì)量均為m2 kg、阻值均為R0.5 的金屬棒a、b，金屬棒b通過跨過定滑輪的絕緣細線與一質(zhì)量為M1 kg、邊長為L20.2 m、電阻r0.05 的正方形金屬線框相連金屬棒a從軌道最高處開始，在外力作用下以速度v05 m/s沿軌道做勻速圓周運動到最低點MN處，在這一過程中金屬棒b恰好保持靜止當金屬棒a到達最低點MN處被卡住，此后金屬線框開始下落，剛好能勻速進入下方h1 m處的水平勻強磁場B3中，B3 T已知磁場高度HL2.忽略一切摩擦阻

18、力，重力加速度為g10 m/s2.求：(1)輻射磁場在圓弧處磁感應強度B2的大??；(2)從金屬線框開始下落到進入磁場前，金屬棒a上產(chǎn)生的焦耳熱Q；(3)若在線框完全進入磁場時剪斷細線，線框在完全離開磁場B3時剛好又達到勻速，已知線框離開磁場過程中產(chǎn)生的焦耳熱為Q110.875 J，則磁場的高度H為多少解析(1)對金屬棒b，由受力平衡MgB1IL1由a、b金屬棒和導軌組成的閉合回路，有I聯(lián)立方程，代入數(shù)值求得B22 T(2)根據(jù)能量守恒定律有MghMv2mv22Q線框進入磁場的瞬間，由受力平衡，得MgB1I1L1B3I2L2其中，I1I2聯(lián)立方程，代入數(shù)值求得Q2 J(3)從線框完全進入磁場到完全出磁場，有MgHMvMv2Q1在完全出磁場的瞬間，由受力平衡，得MgB3I3L2其中，I3聯(lián)立方程，代入數(shù)值求得H1.2 m答案(1)2 T(2)2 J(3)1.2 m16