高中物理功能关系知识点及习题总结

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1、高中物理功能关系专题定位本专题主要用功能的观点解决物体的运动和带电体、带电粒子、 导体棒在电场或磁场中的运动问题.考查的重点有以下几方面：重力、摩擦力、静电力和洛伦兹力的做功特点和求解；与功、功率相关的分析与计算； 几个重要的功能关系的应用； 动能定理的综合应用； 综合应用机械能守恒定律和能量守 恒定律分析问题.本专题是高考的重点和热点，命题情景新，联系实际密切，综合性强， 侧重在计算题中 命题，是高考的压轴题.#应考策略深刻理解功能关系，抓住两种命题情景搞 突破： 一是综合应用动能定理、 机械能守恒定律和能量守恒定律， 结合动力学方法解决多运 动过程问题； 二是运用动能定理和能量守恒定律解决

2、电场、 磁场内带电粒子运动或电磁感应 问题1. 常见的几种力做功的特点(1) 重力、弹簧弹力、静电力做功与路径无关.(2) 摩擦力做功的特点 单个摩擦力(包括静摩擦力和滑动摩擦力 )可以做正功，也可以做负功，还可以不做功. 相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零，在静摩擦力做功的过程中， 只有机械能的转移，没有机械能转化为其他形式的能；相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和不为零，且总为负值.在一对滑动摩擦力做功的过程中,不仅有相互摩擦物体间机械能的转移，还有部分机械能转化为内能.转化为内能的量等于系统机械能的减 少量，等于滑动摩擦力与相对位移的乘积. 摩擦生热是指滑动摩擦生热，静摩擦不会生

3、热.几个重要的功能关系#重力的功等于重力势能的变化，即Wg=- AEp.弹力的功等于弹性势能的变化，即W弹一 Ap.(3) 合力的功等于动能的变化，即W= AEk.重力(或弹簧弹力)之外的其他力的功等于机械能的变化，即W其他= AE.一对滑动摩擦力做的功等于系统中内能的变化，即Q= Ff 相对.1. 动能定理的应用(1) 动能定理的适用情况：解决单个物体(或可看成单个物体的物体系统)受力与位移、速 率关系的问题动能定理既适用于直线运动，也适用于曲线运动；既适用于恒力做功_也适用于变力做功，力可以是各种性质的力，既可以同时作用，也可以分段作用.(2) 应用动能定理解题的基本思路 选取研究对象，明

4、确它的运动过程. 分析研究对象的受力情况和各力做功情况，然后求各个外力做功的代数和. 明确物体在运动过程始、末状态的动能Eki和Ek2. 列出动能定理的方程 W合=Ek2 - Eki，及其他必要的解题方程，进行求解.2. 机械能守恒定律的应用(1) 机械能是否守恒的判断 用做功来判断，看重力(或弹簧弹力)以外的其他力做功的代数和是否为零._ 用能量转化来判断，看是否有机械能转化为其他形式的能. 对一些“绳子突然绷紧”、“物体间碰撞”等问题,机械能一般不守恒， 除非题目中有特别说明及暗示.(2) 应用机械能守恒定律解题的基本思路 选取研究对象物体系统. 根据研究对象所经历的物理过程，进行受力、做

5、功分析，判断机械能是否守恒. 恰当地选取参考平面，确定研究对象在运动过程的始、末状态时的机械能. 根据机械能守恒定律列方程，进行求解.题型1力学中的几个重要功能关系的应用#1 如图 1 所示，轻质弹簧的一端与固定 的竖直板 P 拴接，另一端与物体 A 相连，物体 A 静止于光滑水平桌面上，右端接一细 线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B相连开始时用手托住 B，让细线恰好伸直，然后由静止释放B，直至B获得最大速度下列有关该过程的分析正确的是（）A B物体的机械能一直减小BB 物体的动能的增加量等于它所受重力与拉力做的功之和CB 物体机械能的减少量等于弹簧的弹性势能的增加量D 细线拉力对A物体做的功等

6、于A物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量以题1本题要注意几个功能关系：重力做的功等于重力势能的变化量；弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化量；重力以外的其他力做的功等于机械能的变化量；合力做的功等于动能的变化量.2 本题在应用动能定理时，应特别注意研究过程的选取并且要弄清楚每个过程各力做功的情况.如图2所示，楔形木块abc固定在水平面上，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.两在两滑块沿斜面滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动若不计滑轮的质量和摩擦,运动的过程中()A 两滑块组成的系统机

7、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 两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功题型2动力学方法和动能定理的综合应用#(15分)如图3所示，上表面光滑、长度为3 m、质量M = 10 kg的木板，在F= 50 N的水平拉力作用下，以 v= 5 m/s的速度 沿水平地面向右匀速运动.现将一个质量为m = 3 kg的小铁块(可视为质点)无初速度地放在木板最右端，当木板运动了L=1m时，又将第二个同样的小铁块无初速地放在木板最右端，以后木板每运动1 m就在其最右端无初速度地放上一个同样的小铁块.(g取 10 m/s2)求：(1) 木板与地面间的动摩

8、擦因数；刚放第三个小铁块时木板的速度；(3) 从放第三个小铁块开始到木板停止的过程，木板运动的距离.以题说1.在应用动能定理解题时首先要弄清 物体的受力情况和做功情况此题特别要注意每放一个小铁块都会使滑动摩擦力增加mg.2应用动能定理列式时要注意运动过程的选取，可以全过程列式，也可以分过程列式如图4所示，倾角为37的粗糙斜面 AB底端与半径R= 0.4 m的光滑半圆轨道 BC平滑相连，0点为轨道圆心，BC为圆轨道直 径且处于竖直方向，A、C两点等高质量 m= 1 kg的滑块从A点由静止开始下滑，恰能滑到与 0 点等高的 D 点，g 取 10 m/s2, sin 37= 0.6, cos 37=

9、 0.8.(1) 求滑块与斜面间的动摩擦因数卩；(2) 若使滑块能到达 C点，求滑块从 A点沿斜面滑下时的初速度V0的最小值；若滑块离开C点的速度大小为4 m/s，求滑块从C点飞出至落到斜面上所经历的时间t.#题型3动力学方法和机械能守恒定律的应用/)#底部与斜面啮合，容器顶面恰好处于水平状态,容器内有质量为m= 1 kg的光滑小球B与右壁接触.(14分)如图5,质量为M = 2 kg的顶部有竖直壁的容器 A ,置于倾角为0= 30的固定光滑斜面上,#L = 2 m，取重力加速度 g统从斜面上端由静止开始下滑L后刚好到达斜面底端，已知=10 m/s2.求：(1) 小球到达斜面底端的速度大小；(

10、2) 下滑过程中，A的水平顶面对B的支持力大小；下滑过程中，A对B所做的功.#若判断多个物体组成的系统机械能是否守恒，最简单有效的方法是看能量是否向机械能之外的其他能量转化. 比如，此题中 各个接触面都是光滑的，不会产生内能，也没有其他能量参与转移或转化，所以 A、B 组成的系统机械能守恒.如图所示，轮半径r = 10 cm的传送带，水平部分AB的长度L = 1.5 m,与一圆心在 0点、半径R = 1 m的竖直光滑圆轨道的末端 相切于A点，AB高出水平地面 H= 1.25 m, 质量m = 0.1 kg的小滑块(可视为质点), 由圆轨道上的 P点从静止释放，0P与竖直线的夹角0= 37已知s

11、in 37= 0.6, cos 37=0.8, g= 10 m/s2，滑块与传送带间的动摩擦因数尸0.1，不计空气阻力.(1) 求滑块对圆轨道末端的压力；(2) 若传送带一直保持静止，求滑块的落地点与B间的水平距离；(3) 若传送带以v0= 0.5 m/s的速度沿逆时针方向运行 (传送带上部分由B到A运动)，求滑块在传送带上滑行过程中产生的内能7777777777#6. 综合应用动力学和能量观点分析多过程问题汽车发动机的功率为60 kW，汽车的质量为4 t,当它行驶在坡度为 0.02 (sin a= 0.02)的长直公路上时，如图所示，所受摩擦阻力为车重的0.1倍(g = 10 m/s2),求

12、：(1) 汽车所能达到的最大速度Vm；(2) 若汽车从静止开始以0.6 m/s2的加速度做匀加速直线运动，则此过程能维持多长时间？(3) 当汽车匀加速行驶的速度达到最大值时，汽车做功多少？如图8所示，将一质量 m= 0.1 kg的小球 自水平平台顶端 0点水平抛出，小球恰好无碰撞地落到平台右侧一倾角为a= 53勺光滑斜面顶端 A并沿斜面下滑，斜面底端 B与光滑水平轨道平滑连接，小球以不变的速 率过B点后进入BC部分，再进入竖直圆轨道内侧运动.已知斜面顶端与平台的高度差h = 3.2 m，斜面高 H= 15 m，竖直圆轨道半径 R= 5 m .取 sin 53 =0.8, cos 53 =0.6

13、, g = 10 m/s2，试求：(1) 小球水平抛出的初速度V0及斜面顶端与平台边缘的水平距离X；(2) 小球从平台顶端 O点抛出至落到斜面底端B点所用的时间；(3) 若竖直圆轨道光滑，小球运动到圆轨道最高点D时对轨道的压力.#专题突破一、单项选择题1.质量为m的人造地球卫星与地心的距离为r时，引力势能可表示为 Ep=譽其中G为引力常量，M为地球质量，该卫星原来在半径为 R1的轨道上绕地球做匀速圆周运动,由于受到极稀薄空气的摩擦作用，飞行一段时间后其圆周运动的半径变为R2,此过程中因摩擦而产生的热量为1 1 A . GMm R2_R1GMm 11c一 C. 2 R2 R11 1B. GMmR

14、1_RDG丄一丄D. 2R1 R22.如图1所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一初速度从 A点冲上倾角为30。的固定3斜面，其运动的加速度大小为 4g，沿斜面上升的最大高度为 h,则物体沿斜面上升的过程中（）3A .物体的重力势能增加了 4mghB .物体的重力势能增加了mgh1C.物体的机械能损失了 4mghD .物体的动能减少了 mgh3.用电梯将货物从六楼送到一楼的过程中，货物的 的是A .前2 s内货物处于超重状态B .最后1 s内货物只受重力作用C.货物在10 s内的平均速度是 1.7 m/sD .货物在2 s9 s内机械能守恒v t图象如图2所示.下列说法正确4.质量为m的汽车在平直的路面上启动，启动过程的速度一时间图象如图3所示，其中OA段为直线，AB段为曲线，B点后为平行于横轴的直线.已知从t1时刻开始汽车的功率保持不变，整个运动过程中汽车所受阻力的大小恒为Ff,以下说法正确的是 （）A . 0t1时间内，汽车牵引力的数值为m;t1V1B. t1t2时间内，汽车的功率等于（m;-+ Ff）v2t1V1 + V2C. t1t2时间内，汽车的平均速率小于-D