年高考物理二輪專題復(fù)習(xí)——功能關(guān)系和能量守恒

1、2017年高考物理二輪專題復(fù)習(xí)功能關(guān)系和能量守恒第6講功能關(guān)系和能量守恒1.機(jī)械能守恒定律(1)守恒條件只有 做功。雖受其他力，但其他力 。(2)三種表達(dá)式守恒的觀點(diǎn)：Ek1Ep1Ek2Ep2。轉(zhuǎn)化的觀點(diǎn)： 。轉(zhuǎn)移的觀點(diǎn)： 。2.幾種常見(jiàn)的功能轉(zhuǎn)化關(guān)系(1)合力的功影響 ，關(guān)系式為 。(2)重力的功影響 ，關(guān)系式為 。(3)彈簧彈力的功影響 ，關(guān)系式為 。(4)電場(chǎng)力的功影響 ，關(guān)系式為 。(5)滑動(dòng)摩擦力的功影響 ，關(guān)系式為 。(6)除重力和彈簧彈力之外的其他力的功影響 ，關(guān)系式為 。(7)克服安培力的功影響 ，關(guān)系式為 。解決功能關(guān)系問(wèn)題應(yīng)該注意的兩個(gè)方面1.分析清楚是什么力做功，并且清楚

2、該力做正功，還是做負(fù)功；根據(jù)功能之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，判定能的轉(zhuǎn)化形式，確定能量之間轉(zhuǎn)化多少。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(jì)算變力做功的多少。一、典題例證1功能關(guān)系的綜合應(yīng)用,以選擇題和計(jì)算題的形式考查各種功能轉(zhuǎn)換關(guān)系。二、對(duì)功能關(guān)系的理解及應(yīng)用(1)對(duì)功能關(guān)系的理解功是能量轉(zhuǎn)化的量度，做功的過(guò)程一定伴隨能量轉(zhuǎn)化，且做了多少功，就有多少能量從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。(2)運(yùn)用功能關(guān)系分析問(wèn)題的基本思路選定研究對(duì)象或系統(tǒng)，弄清物理過(guò)程；分析受力情況，看有什么力在做功，弄清系統(tǒng)內(nèi)有多少種形式的能在參與轉(zhuǎn)化；仔細(xì)分析系統(tǒng)內(nèi)各種能量的變化情況、變化數(shù)量。(3)熟練掌

3、握常用的功能關(guān)系。三、12015河南八市質(zhì)檢某同學(xué)將質(zhì)量為m的一礦泉水瓶(可看成質(zhì)點(diǎn))豎直向上拋出，水瓶以g的加速度勻減速上升，上升的最大高度為H。水瓶往返過(guò)程受到的阻力大小不變，則()A上升過(guò)程中水瓶的動(dòng)能減少量為mgHB上升過(guò)程中水瓶的機(jī)械能減少了mgHC水瓶落回地面時(shí)動(dòng)能大小為mgHD水瓶上升過(guò)程處于超重狀態(tài)，下落過(guò)程處于失重狀態(tài)22015山西四校聯(lián)考(多選)質(zhì)量為m的帶電小球由空中某點(diǎn)A無(wú)初速度地自由下落，在t秒末加上豎直方向且范圍足夠大的勻強(qiáng)電場(chǎng)，再經(jīng)過(guò)t秒小球又回到A點(diǎn)。整個(gè)過(guò)程中不計(jì)空氣阻力且小球未落地，則()A勻強(qiáng)電場(chǎng)方向豎直向上B從加電場(chǎng)開(kāi)始到小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，小球動(dòng)

4、能減少了mg2t2C整個(gè)過(guò)程中小球電勢(shì)能減少了2mg2t2D從A點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，小球重力勢(shì)能減少了mg2t2一、典題例證2 機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用一般涉及機(jī)械能守恒的判斷，單個(gè)物體或系統(tǒng)機(jī)械能守恒的應(yīng)用。a從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到落地這一過(guò)程中，桿對(duì)a、b做功的代數(shù)和為多少？二、應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時(shí)的三點(diǎn)注意(1)要注意研究對(duì)象的選取研究對(duì)象的選取是解題的首要環(huán)節(jié)，有的問(wèn)題選單個(gè)物體(實(shí)為一個(gè)物體與地球組成的系統(tǒng))為研究對(duì)象機(jī)械能不守恒，但選此物體與其他幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)為研究對(duì)象，機(jī)械能卻是守恒的。如圖所示，單獨(dú)選物體A機(jī)械能減少，但由物體A、B二者組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒。(2)要注意研究過(guò)程的

5、選取有些問(wèn)題研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分幾個(gè)階段，有的階段機(jī)械能守恒，而有的階段機(jī)械能不守恒。因此，在應(yīng)用機(jī)械能守恒定律解題時(shí)要注意過(guò)程的選取。(3)要注意機(jī)械能守恒表達(dá)式的選取守恒觀點(diǎn)的表達(dá)式適用于單個(gè)或多個(gè)物體機(jī)械能守恒的問(wèn)題，解題時(shí)必須選取參考平面。而后兩種表達(dá)式都是從“轉(zhuǎn)化”和“轉(zhuǎn)移”的角度來(lái)反映機(jī)械能守恒的，不必選取參考平面。三、32015汕頭一模(多選)如圖，直立彈射裝置的輕質(zhì)彈簧頂端原來(lái)在O點(diǎn)，O與管口P的距離為2x0，現(xiàn)將一個(gè)重力為mg的鋼珠置于彈簧頂端，再把彈簧壓縮至M點(diǎn)，壓縮量為x0。釋放彈簧后鋼珠被彈出，鋼珠運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)的動(dòng)能為4mgx0，不計(jì)一切阻力，下列說(shuō)法中正確的是()A彈

6、射過(guò)程，彈簧和鋼珠組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)，彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為鋼珠的動(dòng)能C鋼珠彈射所到達(dá)的最高點(diǎn)距管口P的距離為7x0D彈簧被壓縮至M點(diǎn)時(shí)的彈性勢(shì)能為7mgx042015河南期中有一個(gè)固定的光滑直桿，該直桿與水平面的夾角為53，桿上套著一個(gè)質(zhì)量為m2 kg的滑塊(可視為質(zhì)點(diǎn))。(sin530.8，cos530.6，g取10 m/s2)(1)如圖甲所示，滑塊從O點(diǎn)由靜止釋放，下滑了位移x1 m后到達(dá)P點(diǎn)，求滑塊此時(shí)的速率。(2)如果用不可伸長(zhǎng)的細(xì)繩將滑塊m與另一個(gè)質(zhì)量為M2.7 kg的物塊通過(guò)光滑的定滑輪相連接，細(xì)繩因懸掛M而繃緊，此時(shí)滑輪左側(cè)繩恰好水平，其長(zhǎng)度l m(如圖乙所

7、示)。再次將滑塊從O點(diǎn)由靜止釋放，求滑塊再次滑至x1 m的P點(diǎn)時(shí)的速率？(整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中M不會(huì)觸地)一、典題例證3 能量守恒觀點(diǎn)的綜合應(yīng)用常以計(jì)算題形式考查，一般涉及到力與運(yùn)動(dòng)的分析，也涉及到做功及能量轉(zhuǎn)化的分析。二、應(yīng)用能量守恒解決問(wèn)題的一般步驟(1)分清有多少種形式的能(如動(dòng)能、勢(shì)能、內(nèi)能、電能等)在變化。(2)分別列出減少的能量E減和增加的能量E增的表達(dá)式。(3)列恒等式：E減E增。三、52015江蘇高考(多選) 如圖所示，輕質(zhì)彈簧一端固定，另一端與一質(zhì)量為m、套在粗糙豎直固定桿A處的圓環(huán)相連，彈簧水平且處于原長(zhǎng)。圓環(huán)從A處由靜止開(kāi)始下滑，經(jīng)過(guò)B處的速度最大，到達(dá)C處的速度為零，ACh。

8、圓環(huán)在C處獲得一豎直向上的速度v，恰好能回到A。彈簧始終在彈性限度內(nèi)，重力加速度為g。則圓環(huán)()A下滑過(guò)程中，加速度一直減小B下滑過(guò)程中，克服摩擦力做的功為mv2C在C處，彈簧的彈性勢(shì)能為mv2mghD上滑經(jīng)過(guò)B的速度大于下滑經(jīng)過(guò)B的速度62015濟(jì)南一模(多選)如圖所示，絕緣粗糙斜面體固定在水平地面上，斜面所在空間存在平行于斜面向上的勻強(qiáng)電場(chǎng)E，輕彈簧一端固定在斜面頂端，另一端拴接一不計(jì)質(zhì)量的絕緣薄板。一帶正電的小滑塊，從斜面上的P點(diǎn)處由靜止釋放后，沿斜面向上運(yùn)動(dòng)，并能壓縮彈簧至R點(diǎn)(圖中未標(biāo)出)，然后返回，則()A滑塊從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到R點(diǎn)的過(guò)程中，其機(jī)械能增量等于電場(chǎng)力與彈簧彈力做功之和B滑塊

9、從P點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到R點(diǎn)的過(guò)程中，電勢(shì)能的減小量大于重力勢(shì)能和彈簧彈性勢(shì)能的增加量之和C滑塊返回能到達(dá)的最低位置在P點(diǎn)的上方D滑塊最終停下時(shí)，克服摩擦力所做的功等于電勢(shì)能的減小量與重力勢(shì)能增加量之差用能量的觀點(diǎn)解答力學(xué)問(wèn)題(13分)如圖所示，在豎直方向上，A、B兩物體通過(guò)勁度系數(shù)為k16 N/m的輕質(zhì)彈簧相連，A放在水平地面上，B、C兩物體通過(guò)細(xì)線繞過(guò)輕質(zhì)定滑輪相連，C放在傾角30的固定光滑斜面上。用手拿住C，使細(xì)線剛剛拉直但無(wú)拉力作用，并保證ab段的細(xì)線豎直、cd段的細(xì)線與斜面平行。已知A、B的質(zhì)量均為m0.2 kg，重力加速度取g10 m/s2，細(xì)線與滑輪之間的摩擦不計(jì)，開(kāi)始時(shí)整個(gè)系統(tǒng)處于靜止?fàn)顟B(tài)

10、。釋放C后它沿斜面下滑，A剛離開(kāi)地面時(shí)，B獲得最大速度，求：(1)從釋放C到物體A剛離開(kāi)地面時(shí)，物體C沿斜面下滑的距離；(2)物體C的質(zhì)量；(3)釋放C到A剛離開(kāi)地面的過(guò)程中細(xì)線的拉力對(duì)物體C做的功。(1)怎樣分析物體C沿斜面下滑的距離？提示物體C下滑的距離與物體B上升的距離相等。(2)如何理解物體B獲得最大速度？提示物體B此時(shí)加速度為零。(3)怎樣求拉力對(duì)物體C做的功？提示由于拉力是變力，應(yīng)用動(dòng)能定理。解析(1)設(shè)開(kāi)始時(shí)彈簧的壓縮量為xB，得：kxBmg(1分)設(shè)物體A剛離開(kāi)地面時(shí)，彈簧的伸長(zhǎng)量為xA，得：kxAmg(1分)當(dāng)物體A剛離開(kāi)地面時(shí)，物體C沿斜面下滑的距離為：hxAxB(1分)由

11、解得：h0.25 m(1分)(2)物體A剛離開(kāi)地面時(shí)，物體B獲得最大速度vm，加速度為零，設(shè)C的質(zhì)量為M，對(duì)B有：TmgkxA0(1分)對(duì)C有：MgsinT0(1分)由得：Mgsin2mg0(1分)解得：M4m0.8 kg。(1分)(3)由于xAxB，物體B開(kāi)始運(yùn)動(dòng)到速度最大的過(guò)程中，彈簧彈力做功為零，且B、C兩物體速度大小相等，由能量守恒有：Mghsinmgh(mM)v解得：vm1 m/s(3分)對(duì)C由動(dòng)能定理可得：MghsinWTMv解得：WT0.6 J。(2分)與能量有關(guān)的力學(xué)綜合題的特點(diǎn)(1)與能量有關(guān)的力學(xué)綜合題常見(jiàn)的有單一物體多過(guò)程和多個(gè)物體多過(guò)程兩大類型；(2)聯(lián)系前后兩個(gè)過(guò)程的

12、關(guān)鍵物理量是速度，前一個(gè)過(guò)程的末速度是后一個(gè)過(guò)程的初速度；(3)當(dāng)涉及功、能和位移時(shí)，一般選用動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系或能量守恒定律，題目中出現(xiàn)相對(duì)位移時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選擇能量守恒定律。解答與能量有關(guān)的力學(xué)綜合題的易錯(cuò)點(diǎn)(1)沒(méi)有分析物體所經(jīng)歷的各個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程受力情況以及做功情況的變化，導(dǎo)致規(guī)律運(yùn)用出現(xiàn)錯(cuò)誤；(2)不能把復(fù)雜的物理過(guò)程分解為幾個(gè)簡(jiǎn)單的物理過(guò)程，挖掘不出隱含條件，找不出聯(lián)系不同階段的“橋梁”導(dǎo)致無(wú)從下手。與能量有關(guān)的力學(xué)綜合題的分析思路(1)受力與運(yùn)動(dòng)分析：根據(jù)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程分析物體的受力情況，以及不同運(yùn)動(dòng)過(guò)程中力的變化情況；(2)做功分析：根據(jù)各種力做功的不同特點(diǎn)，分析各種力

13、在不同的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的做功情況；(3)功能關(guān)系分析：運(yùn)用動(dòng)能定理、功能關(guān)系或能量守恒定律進(jìn)行分析，選擇合適的規(guī)律求解。 12015鄭州質(zhì)量預(yù)測(cè)如圖所示，可視為質(zhì)點(diǎn)的小球以初速度v0從光滑斜面底端向上滑，恰能到達(dá)高度為h的斜面頂端。下圖中有四種運(yùn)動(dòng)：A圖中小球滑入軌道半徑等于h的光滑管道；B圖中小球系在半徑大于h而小于h的輕繩下端；C圖中小球滑入半徑大于h的光滑軌道；D圖中小球固定在長(zhǎng)為h的輕桿下端。在這四種情況中，小球在最低點(diǎn)的水平初速度都為v0不計(jì)空氣阻力，小球不能到達(dá)高度h的是()22015長(zhǎng)春質(zhì)監(jiān)(多選)如圖甲所示，一物體懸掛在細(xì)繩下端，由靜止開(kāi)始沿豎直方向運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中物體的機(jī)械能E與

14、物體通過(guò)路程x的關(guān)系圖象如圖乙所示，其中0x1過(guò)程的圖象為曲線，x1x2過(guò)程的圖象為直線(忽略空氣阻力)。則下列說(shuō)法正確的是()A0x1過(guò)程中物體所受拉力是變力，且一定不斷減小B0x1過(guò)程中物體的動(dòng)能一定先增加后減小，最后為零Cx1x2過(guò)程中物體一定做勻速直線運(yùn)動(dòng)Dx1x2過(guò)程中物體可能做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，也可能做勻減速直線運(yùn)動(dòng)32015唐山二模質(zhì)量均為m、半徑均為R的兩個(gè)完全相同的小球A、B，在水平軌道上以某一初速度向右沖上傾角為的傾斜軌道，兩軌道通過(guò)一小段圓弧平滑連接。若兩小球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中始終接觸，不計(jì)摩擦阻力及彎道處的能量損失，在傾斜軌道上運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)兩球機(jī)械能的差值為()A0 BmgRs

15、inC2mgRsin D2mgR42015廈門質(zhì)監(jiān)如圖所示，水平傳送帶在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下以速度v12 m/s勻速運(yùn)動(dòng)，小物體P、Q質(zhì)量分別為0.2 kg和0.3 kg，由通過(guò)定滑輪且不可伸長(zhǎng)的輕繩相連，t0時(shí)刻P放在傳送帶中點(diǎn)處由靜止釋放。已知P與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，傳送帶水平部分兩端點(diǎn)間的距離為4 m，不計(jì)定滑輪質(zhì)量及摩擦，P與定滑輪間的繩水平，取g10 m/s2。(1)判斷P在傳送帶上的運(yùn)動(dòng)方向并求其加速度大??；(2)求P從開(kāi)始到離開(kāi)傳送帶水平端點(diǎn)的過(guò)程中，與傳送帶間因摩擦產(chǎn)生的熱量；(3)求P從開(kāi)始到離開(kāi)傳送帶水平端點(diǎn)的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能。52015南昌二模傾角為37的足夠長(zhǎng)光滑斜面上固定一個(gè)槽，勁度系數(shù)k20 N/m的輕彈簧上端與輕桿相連，下端與一質(zhì)量m1 kg的小車相連，開(kāi)始時(shí)，彈簧處于