《高考物理大二輪復習與增分策略 專題四 功能關系的應用 第1講 功能關系在力學中的應用-人教版高三全冊物理試題》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《高考物理大二輪復習與增分策略 專題四 功能關系的應用 第1講 功能關系在力學中的應用-人教版高三全冊物理試題（21頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、專題四 功能關系的應用 專題定位本專題主要用功能的觀點解決物體的運動和帶電體、帶電粒子、導體棒在電場或磁場中的運動問題.考查的重點有以下幾方面：重力、摩擦力、靜電力和洛倫茲力的做功特點和求解；與功、功率相關的分析與計算；幾個重要的功能關系的應用；動能定理的綜合應用；綜合應用機械能守恒定律和能量守恒定律分析問題.本專題是高考的重點和熱點，命題情景新，聯(lián)系實際密切，綜合性強，側(cè)重在計算題中命題，是高考的壓軸題.應考策略深刻理解功能關系，抓住兩種命題情景搞突破：一是綜合應用動能定理、機械能守恒定律和能量守恒定律，結(jié)合動力學方法解決多運動過程問題；二是運用動能定理和能量守恒定律解決電場、磁場內(nèi)帶電粒子

2、運動或電磁感應問題.第1講功能關系在力學中的應用1.常見的幾種力做功的特點(1)重力、彈簧彈力、靜電力做功與路徑無關.(2)摩擦力做功的特點單個摩擦力(包括靜摩擦力和滑動摩擦力)可以做正功，也可以做負功，還可以不做功.相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零，在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能的轉(zhuǎn)移，沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；相互作用的一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和不為零，且總為負值.在一對滑動摩擦力做功的過程中，不僅有相互摩擦物體間機械能的轉(zhuǎn)移，還有部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量等于系統(tǒng)機械能的減少量，等于滑動摩擦力與相對位移的乘積.摩擦生熱是指滑動摩擦生熱，靜摩擦不會生熱.2.幾個

3、重要的功能關系(1)重力的功等于重力勢能的變化，即WGEp.(2)彈力的功等于彈性勢能的變化，即W彈Ep.(3)合力的功等于動能的變化，即WEk.(4)重力(或彈簧彈力)之外的其他力的功等于機械能的變化，即W其他E.(5)一對滑動摩擦力做的功等于系統(tǒng)中內(nèi)能的變化，即QFfl 相對.1.動能定理的應用(1)動能定理的適用情況：解決單個物體(或可看成單個物體的物體系統(tǒng))受力與位移、速率關系的問題.動能定理既適用于直線運動，也適用于曲線運動；既適用于恒力做功，也適用于變力做功，力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以分段作用.(2)應用動能定理解題的基本思路選取研究對象，明確它的運動過程.分析研

4、究對象的受力情況和各力做功情況，然后求各個外力做功的代數(shù)和.明確物體在運動過程初、末狀態(tài)的動能Ek1和Ek2.列出動能定理的方程W合Ek2Ek1，及其他必要的解題方程，進行求解.2.機械能守恒定律的應用(1)機械能是否守恒的判斷用做功來判斷，看重力(或彈簧彈力)以外的其他力做功的代數(shù)和是否為零.用能量轉(zhuǎn)化來判斷，看是否有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能.對一些“繩子突然繃緊”“物體間碰撞”等問題，機械能一般不守恒，除非題目中有特別說明及暗示.(2)應用機械能守恒定律解題的基本思路選取研究對象物體系統(tǒng).根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恒.恰當?shù)剡x取參考平面，確定研究對象

5、在運動過程的初、末狀態(tài)時的機械能.根據(jù)機械能守恒定律列方程，進行求解.例1(多選)(2016全國甲卷21)如圖1所示，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()圖1A.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ONMOMNv2).已知傳送帶的速度保持不變.則下

6、列判斷正確的是()圖3A.若物塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù)為，則tan B.0t1內(nèi)，傳送帶對物塊做正功C.0t2內(nèi)，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量一定比物塊動能的減少量大D.0t2內(nèi)，傳送帶對物塊做的功等于物塊動能的減少量答案AC解析在t1t2內(nèi)，物塊向上運動，則有 mgcos mgsin ，得tan ，故A正確；由題意知，物塊先向下運動后向上運動，則知傳送帶的運動方向應向上.0t1內(nèi)，物塊所受摩擦力沿斜面向上，則傳送帶對物塊做負功，故B錯誤；物塊的重力勢能減小，動能也減小都轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能，則由能量守恒得知，系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量大小一定大于物塊動能的變化量大小.故C正確；0t2內(nèi)，傳送帶對物塊做功等于物塊機械能

7、的變化量，故D錯誤.5.(多選)如圖4所示，半徑為R的豎直光滑圓軌道與光滑水平面相切，質(zhì)量均為m的小球A、B與輕桿連接，置于圓軌道上，A位于圓心O的正下方，B與O等高.它們由靜止釋放，最終在水平面上運動.下列說法正確的是()圖4A.下滑過程中重力對B做功的功率先增大后減小B.當B滑到圓軌道最低點時，軌道對B的支持力大小為3mgC.下滑過程中B的機械能增加D.整個過程中輕桿對A做的功為mgR答案AD解析因為初位置速度為零，則重力的功率為0，最低點速度方向與重力的方向垂直，重力的功率為零，可知重力的功率先增大后減小.故A正確；A、B小球組成的系統(tǒng)，在運動過程中，機械能守恒，設B到達軌道最低點時速度

8、為v，根據(jù)機械能守恒定律得：(mm)v2mgR，解得：v，在最低點，根據(jù)牛頓第二定律得： FNmgm解得：FN2mg，故B錯誤；下滑過程中，B的重力勢能減小EpmgR，動能增加量Ekmv2mgR，所以機械能減小mgR，故C錯誤；整個過程中對A，根據(jù)動能定理得：Wmv2mgR，故D正確.6.如圖5所示，長1 m的輕桿BO一端通過光滑鉸鏈鉸在豎直墻上，另一端裝一輕小光滑滑輪，繞過滑輪的細線一端懸掛重為15 N的物體G，另一端A系于墻上，平衡時OA恰好水平，現(xiàn)將細線A端滑著豎直墻向上緩慢移動一小段距離，同時調(diào)整輕桿與墻面夾角，系統(tǒng)重新平衡后輕桿受到的壓力恰好也為15 N，則該過程中物體G增加的重力勢

9、能約為()圖5A.1.3 J B.3.2 JC.4.4 J D.6.2 J答案A解析輕桿在O點處的作用力方向必沿桿，即桿會平分兩側(cè)繩子間的夾角.開始時，AO繩子水平，此時桿與豎直方向的夾角是45；這時桿中的彈力大小等于滑輪兩側(cè)繩子拉力的合力.當將A點達到新的平衡，由于這時輕桿受到的壓力大小等于15 N(等于物體重力)，說明這時兩段繩子夾角為120 那么桿與豎直方向的夾角是60；設桿的長度是L.狀態(tài)1時，AO段繩子長度是L1Lsin 45L，滑輪O點到B點的豎直方向距離是h1Lcos 45L，狀態(tài)2，桿與豎直方向夾角是60，這時桿與AO繩子夾角也是60(AOB60)，即三角形AOB是等邊三角形.

10、所以，這時AO段繩子長度是L2L；滑輪到B點的豎直距離是h2Lcos 60L，可見，后面狀態(tài)與原來狀態(tài)相比，物體的位置提高的豎直高度是h(h2h1)(L2L1)(LL)(LL)()L.重力勢能的增加量EpGhG()L15 N()1 m1.3 J.7.(多選)如圖6所示為一滑草場.某條滑道由上下兩段高均為h，與水平面傾角分別為45和37的滑道組成，滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為.質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經(jīng)過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端(不計滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，sin370.6，cos 370.8).則()圖6A.動摩擦因數(shù)B.載人滑草車最大速度為

11、 C.載人滑草車克服摩擦力做功為mghD.載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為g答案AB解析對滑草車從坡頂由靜止滑下，到底端靜止的全過程，得mg2hmgcos 45mgcos 370，解得，選項A正確；對經(jīng)過上段滑道過程，根據(jù)動能定理得，mghmgcos 45mv2，解得v ，選項B正確；載人滑草車克服摩擦力做功為2mgh，選項C錯誤；載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為ag，選項D錯誤.8.如圖7甲所示，用固定的電動機水平拉著質(zhì)量m4 kg的小物塊和質(zhì)量M2 kg的平板以相同的速度一起向右勻速運動，物塊位于平板左側(cè)，可視為質(zhì)點.在平板的右側(cè)一定距離處有臺階阻擋，平板撞上后會立刻停止運動.電動

12、機功率保持P6 W不變.從某時刻t0起，測得物塊的速度隨時間的變化關系如圖乙所示，t6 s后可視為勻速運動，t10 s時物塊離開木板.重力加速度g10 m/s2，求：圖7(1)平板與地面間的動摩擦因數(shù)；(2)平板長度L.答案(1)0.2(2)2.416 m解析(1)在前2 s內(nèi)，整體勻速，則有：F1Ff1，PF1v1，F(xiàn)f1(Mm)g，代入數(shù)據(jù)，聯(lián)立三式解得0.2.(2)610 s內(nèi)，小物塊勻速運動，則有：F2Ff2，PF2v2，210 s的過程，由動能定理得，PtFf2Lmvmv，聯(lián)立各式代入數(shù)據(jù)解得L2.416 m.9.傾斜雪道的長為25 m，頂端高為15 m，下端經(jīng)過一小段圓弧過渡后與很

13、長的水平雪道相接，如圖8所示.一滑雪運動員在傾斜雪道的頂端以水平速度v08 m/s飛出，在落到傾斜雪道上時，運動員靠改變姿勢進行緩沖使自己只保留沿斜面的分速度而不彈起.除緩沖過程外運動員可視為質(zhì)點，過渡圓弧光滑，其長度可忽略.設滑雪板與雪道的動摩擦因數(shù)0.2，求運動員在水平雪道上滑行的距離(取g10 m/s2).圖8答案74.84 m解析如圖建立坐標系，斜面的方程為yxtan x運動員飛出后做平拋運動xv0tygt2聯(lián)立式，得飛行時間t1.2 s落點的x坐標x1v0t9.6 m落點離斜面頂端的距離s112 m落點距地面的高度h1(Ls1)sin 7.8 m接觸斜面前的x軸方向分速度vx8 m/

14、sy軸方向分速度vygt12 m/s沿斜面方向的速度大小為vvxcos vysin 13.6 m/s設運動員在水平雪道上運動的距離為s2，由功能關系得mgh1mvmgcos (Ls1)mgs2解得s274.84 m.10.風洞飛行表演是一種高科技的驚險的娛樂項目.如圖9所示，在某次表演中，假設風洞內(nèi)向上的總風量和風速保持不變.質(zhì)量為m的表演者通過調(diào)整身姿，可改變所受的向上的風力大小，以獲得不同的運動效果.假設人體受風力大小與正對面積成正比，已知水平橫躺時受風力面積最大，且人體站立時受風力面積為水平橫躺時受風力面積的，風洞內(nèi)人體可上下移動的空間總高度ACH.開始時，若人體與豎直方向成一定角度傾斜

15、時，受風力有效面積是最大值的一半，恰好使表演者在最高點A點處于靜止狀態(tài)；后來，表演者從A點開始，先以向下的最大加速度勻加速下落，經(jīng)過某處B點后，再以向上的最大加速度勻減速下落，剛好能在最低點C處減速為零，試求：圖9(1)表演者向上的最大加速度大小和向下的最大加速度大??；(2)AB兩點的高度差與BC兩點的高度差之比；(3)表演者從A點到C點減少的機械能.答案(1)gg(2)34(3)mgH解析(1)在A點受力平衡時，則mgk向上最大加速度為a1，kSmgma1得到a1g向下最大加速度為a2，mgkma2得到a2g(2)設B點的速度為vB2a1hABv2a2hBCv得到：或者由vt圖象法得到結(jié)論.

16、(3)整個過程的動能變化量為Ek0整個過程的重力勢能減少量為EpmgH因此機械能的減少量為EmgH或者利用克服摩擦力做功可也得到此結(jié)論.11.(2016全國甲卷25)輕質(zhì)彈簧原長為2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放，當彈簧被壓縮到最短時，彈簧長度為l.現(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點，另一端與物塊P接觸但不連接.AB是長度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖10所示.物塊P與AB間的動摩擦因數(shù)0.5.用外力推動物塊P，將彈簧壓縮至長度l，然后放開，P開始沿軌道運動，重力加速度大小為g.圖10(1)若P的質(zhì)量為m，求P到達B點時速度的大小，以及它離開圓軌道后落回到AB上的位置與B點之間的距離；(2)若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質(zhì)量的取值范圍.答案(1)2l(2)mMMg4l要使P仍能沿圓軌道滑回，P在圓軌道的上升高度不能超過半圓軌道的中點C.由機械能守恒定律有MvB2MglEpMvB2Mg4l聯(lián)立式得mMm.