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1、专题四功能关系和能量守恒,第一讲 力学中的功能关系和能量守恒,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,1.(多选)(2015浙江理综,18)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器.舰载机总质量为3.0104 kg,设起飞过程中发动机的推力恒为1.0105 N;弹射器有效作用长度为100 m,推力恒定.要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到80 m/s.弹射过程中舰载机所受总推力为弹射器和发动机推力之和,假设所受阻力为总推力的20%,则( ) A.弹射器的推力大小为1.1106 N B.弹射器对舰载机所做的功为1.1108 J C.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8107 W D
2、.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,2.(2015全国理综,17)一汽车在平直公路上行驶.从某时刻开始计时,发动机的功率P随时间t的变化如图所示.假定汽车所受阻力的大小Ff恒定不变.下列描述该汽车的速度v随时间t变化的图线中,可能正确的是( ),真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,3.(多选)(2015江苏单科,9) 如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端与一质量为m、套在粗糙竖直固定杆A处的圆环相连,弹簧水平且处于原长.圆环从A
3、处由静止开始下滑,经过B处的速度最大,到达C处的速度为零,AC=h.圆环在C处获得一竖直向上的速度v,恰好能回到A.弹簧始终在弹性限度内,重力加速度为g.则圆环( ),真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,4.(2014全国理综,19) 一物块沿倾角为的斜坡向上滑动.当物块的初速度为v时,上升的最大高度为H,如图所示;当物块的初速度为 时,上升的最大高度记为h.重力加速度大小为g.物块与斜坡间的动摩擦因数和h分别为( ),真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,5.(多选) (2013山东理综,16)如图所示,楔形木块abc固定
4、在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同,顶角b处安装一定滑轮.质量分别为M、m(Mm)的滑块,通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行.两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动.若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( ) A.两滑块组成系统的机械能守恒 B.重力对M做的功等于M动能的增加 C.轻绳对m做的功等于m机械能的增加 D.两滑块组成系的机械能损失等于M克服摩擦力做的功,真题模拟体验,名师诠释高考,1,2,3,4,5,解析:M在滑动时除重力做功外,还要克服摩擦力及绳的拉力做功,这三个功的代数和才等于M动能的增加,选项B错误;轻绳对m做的功用来增加m的
5、动能及重力势能,选项C正确;两滑块组成的系统在运动过程中,由于M要克服摩擦力做功,故机械能不守恒,损失的机械能等于M克服摩擦力做的功,选项A错误,D正确. 答案:CD,真题模拟体验,名师诠释高考,功能关系、机械能守恒与能的转化和守恒定律是力学的主干知识,是解决物理问题的最主要的方法之一,是每年高考必考的重点和热点.考查的问题类型有: 1.结合v-t图象、F-t图象等,考查功、功率的理解及计算,一般为选择题; 2.以某一运动为情景,考查对各种功能关系的理解及运用,一般为选择题,每个选项涉及一种功能关系的考查; 3.以单物体、多过程或多物体、多过程为情景,在考查直线、曲线运动规律的同时考查功能关系
6、的应用,注重对动能定理和机械能守恒定律的考查,一般为计算题,有时是压轴题.,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,2.机车等运行时功率的分析 (1)平均功率:应明确是哪一过程中的平均功率,其计算公式为 (一般公式), (F为恒力, 为平均速度). (2)瞬时功率:对应物体运动过程中的某一时刻,其计算公式为P=Fvcos ,其中为此时刻F与v方向的夹角.,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,(多选)质量为m的物体静止在光滑水平面上,从t=0时刻开始受到水平力的作用.力的大小F与时间t的关系如图所示,力的方向保持不变,则( ),考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,
7、考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,(2015山东莱州一中模拟)一起重机的钢绳由静止开始匀加速提起质量为m的重物,当重物的速度为v1时,起重机达到额定功率P.以后起重机保持该功率不变,继续提升重物,直到达到最大速度v2为止,则整个过程中,下列说法正确的是(重力加速度为g)( ),考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,对点训练1 1.放在水平地面上的物体受到水平拉力的作用,在06 s内其速度与时间的图象和拉力的功率与时间的图象如图所示.则物体的质量为(g取10 m/s2)( ),考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,2. (多选)如图,工厂
8、利用皮带传输机把质量为m的货物从地面运送到高处的平台C上.皮带以一定的速度v顺时针转动.将货物无初速度地放在A处,货物在皮带上相对滑动时留下一段划痕,然后货物达到速度v随皮带到达平台.已知货物与皮带间的动摩擦因数为,皮带的倾角为,重力加速度为g.下列说法正确的是( ) A.货物从A到C的过程中,平均速度为 B.若使传送带的速率v减小,皮带上留下的划痕长度将变短 C.货物从A点运动到C点,传送带一直对货物做正功 D.货物达到速度v以后的运动过程中,传送带对货物的摩擦力做功的功率为mgvcos ,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,3. (2015江苏连云港模拟)一汽车在平直公路上以2
9、0 kW的功率行驶,t1时刻驶入另一段阻力恒定的平直公路,其v-t图象如图所示.已知汽车的质量为2103 kg.下列说法正确的是( ) A.t1前汽车受到的阻力大小为1103 N B.t1后汽车受到的阻力大小为2103 N C.t1时刻汽车加速度突然变为1 m/s2 D.t1t2时间内汽车的平均速度为7.5 m/s,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,(多选)如图所示,一足够长的粗糙斜面固定在水平面上,与水平面夹角为,物块a通过平行于斜面的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连,b的质量为m.开始时,a、b均静止且a刚好不受斜面摩擦力作用.现对b施加竖直向下的恒力F
10、,使a、b做加速运动,则在b下降h高度过程中( ) A.a的加速度为 B.a的重力势能增加mgh C.绳的拉力对a做的功等于a机械能的增加 D.F对b做的功与摩擦力对a做的功之和等于a、b动能的增加,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,对点训练2 1. 如图所示,在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道,半径OA水平、OB竖直,一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落,小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力.已知AP=2R,重力加速度为g.则小球从P到B的运动过程中( ) A.重力做功2mgR B.机械能减少mgR C.合外力做功mgR D.克服摩擦力做功,考点一,考点二
11、,考点三,考点一,考点二,考点三,2. (多选)(2015山东青岛一模)如图所示,固定在水平面上的光滑斜面倾角为30,质量分别为M、m的两个物体A、B通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧,斜面底端有一与斜面垂直的挡板.开始时用手按住物体A,此时A距离挡板的距离为s,滑轮两边的细绳恰好伸直,且弹簧处于原长状态.已知M=2m,空气阻力不计.松开手后,关于二者的运动下列说法中正确的是 ( ) A.A和B组成的系统机械能守恒 B.当A的速度最大时,B与地面间的作用力为零 C.若A恰好能到达挡板处,则此时B的速度为零 D.若A恰好能到达挡板处,则此过程中重力对A做的功等于轻弹簧弹性势能的增加量与物体B的
12、机械能增加量之和,考点一,考点二,考点三,解析:因为A和B之间有轻弹簧,在运动的过程中,A和B的机械能会转化为轻弹簧的弹性势能,所以A和B组成的系统机械能不守恒,故A错误;A首先向下做加速度减小的加速运动,当A的速度最大时,其加速度为零,此时弹簧弹力F=Mgsin 30=mg,B所受拉力也等于弹簧弹力,此时B恰好与地面间的作用力为零,故B正确;从B开始运动,直到A到达底部过程中,弹簧弹力的大小一直大于B的重力,故B一直做加速运动,A到达底部时,B的速度不为零,故C错误;若A恰好能到达挡板处,则此时A的速度恰好为零,所以运动过程中重力对A做的功转化为弹簧的弹性势能和B的机械能,故D正确. 答案:
13、BD,考点一,考点二,考点三,3. (2015福建漳州八校模拟)如图所示,一张薄纸板放在光滑水平面上,其右端放有小木块,小木块与薄纸板的接触面粗糙,原来系统静止.现用水平恒力F向右拉薄纸板,小木块在薄纸板上发生相对滑动,直到从薄纸板上掉下来.上述过程中有关功和能的下列说法正确的是( ) A.拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加 B.摩擦力对小木块做的功一定等于系统的摩擦生热 C.离开薄纸板前小木块可能先做加速运动,后做匀速运动 D.小木块动能的增加可能小于系统的摩擦生热,考点一,考点二,考点三,解析:由功能关系知拉力F做的功等于薄纸板和小木块动能的增加及系统产生的内能,选项A错误;摩擦力对
14、小木块做的功等于小木块动能的增加,选项B错误;离开薄纸板前小木块始终受滑动摩擦力作用,因此一直在做匀加速运动,选项C错误;对于系统,系统的摩擦生热Q=FfL1,L1为相对位移,对于小木块,FfL2=Ek,L2为木块的对地位移,可能L2L1,故EkQ. 答案:D,考点一,考点二,考点三,光滑圆轨道和两倾斜直轨道组成如图所示装置,其中直轨道bc粗糙,直轨道cd光滑,两轨道相接处为一很小的圆弧.质量为m=0.1 kg的滑块(可视为质点)在圆轨道上做圆周运动,到达轨道最高点a时的速度大小为v=4 m/s,当滑块运动到圆轨道与直轨道bc的相切处b时,脱离圆轨道开始沿倾斜直轨道bc滑行,到达轨道cd上的d
15、点时速度为零.若滑块变换轨道瞬间的能量损失可忽略不计,已知圆轨道的半径为R=0.25 m,直轨道bc的倾角=37,其长度为L=26.25 m,d点与水平地面间的高度差为h=0.2 m,重力加速度g取10 m/s2,sin 37=0.6.求: (1)滑块在圆轨道最高点a时对轨道的压力大小; (2)滑块与直轨道bc间的动摩擦因数; (3)滑块在直轨道bc上能够运动的时间.,考点一,考点二,考点三,思路点拨:物体经历abcdcb等多段运动,且已知a、d速度及h、L、R等,对所求(2),可考虑对ad过程应用动能定理.物体由c点上升到速度为零时,需判断物体能否再次下滑.,考点一,考点二,考点三,考点一,
16、考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,对点训练3 1.(多选)如图所示,已知物体与三块材料不同的长方形板间的动摩擦因数分别为、2和3,三块板长度均为L,并排铺在水平地面上,该物体以一定的初速度v0从a点滑上第一块板,且物体恰好滑到第三块的末尾d点停下来,物体在运动中三块板均保持静止.若让物体从d点以相同大小的初速度水平向左运动,三块木板仍能保持静止,则下列说法正确的是( ) A.物体仍能运动到a点并停下来 B.物体不能运动到a点 C.物体两次经过c点时速度大小相等 D.物体两次经过b点时速度大小相等,考点一,考点二,考点三,考点一,考点二,考点三,2.(2015福建漳州八校联考)如图甲所示,固定在水平地面上的工件,由AB和BC两部分组成,其中AB部分为光滑的圆弧,AOB=37,圆弧的半径R=0.5 m,圆心O点在B点正上方、BC部分水平,长度为0.2 m
