《高考物理二轮复习 专题二 第5讲 功能关系在力学中的应用课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高考物理二轮复习 专题二 第5讲 功能关系在力学中的应用课件.ppt（64页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5讲功能关系在力学中的应用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 NB.弹射器对舰载机所做的功为1.1108 JC.弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8107 WD.舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s2答案答案ABD2.(2014新新课课标标全全
2、国国卷卷，16)一一物物体体静静止止在在粗粗糙糙水水平平地地面面上上。现用用一一大大小小为F1的的水水平平拉拉力力拉拉动物物体体，经过一一段段时间后后其其速速度度变为v。若若将将水水平平拉拉力力的的大大小小改改为F2，物物体体从从静静止止开开始始经过同同样的的时间后后速速度度变为2v。对于于上上述述两两个个过程程，用用WF1、WF2分分别表表示示拉拉力力F1、F2所所做做的的功功，Wf1、Wf2分分别表表示示前前后后两两次次克克服服摩摩擦擦力力所做的功，所做的功，则()A.WF24WF1，Wf22Wf1 B.WF24WF1, Wf22Wf1C.WF24WF1，Wf22Wf1 D.WF24WF1
3、, Wf22Wf1答案答案C3.(2015新课标全国卷新课标全国卷，17)一汽一汽车在平直公路上行在平直公路上行驶。从某。从某时刻开始刻开始计时，发动机的功率机的功率P随随时间t的的变化如化如图1所示。假定汽所示。假定汽车所受阻力的大小所受阻力的大小f恒定不恒定不变。下列描述。下列描述该汽汽车的速度的速度v随随时间t变化的化的图线中，可能正确的是中，可能正确的是()图图1答案答案A4.(2015新课标全国卷新课标全国卷，17)如如图2所示，一半径所示，一半径为R、粗糙程度、粗糙程度处处相同的半相同的半圆形形轨道道竖直固定放置，直径直固定放置，直径POQ水平。一水平。一质量量为m的的质点自点自P
4、点上方高度点上方高度R处由静止开始下落，恰好从由静止开始下落，恰好从P点点进入入轨道。道。质点滑到点滑到轨道最低点道最低点N时，对轨道的道的压力力为4mg，g为重重力加速度的大小。用力加速度的大小。用W表示表示质点从点从P点运点运动到到N点的点的过程中克服程中克服摩擦力所做的功。摩擦力所做的功。则()图图2答案答案C5.(多选多选)(2015新课标全国卷新课标全国卷，21)如如图3，滑，滑块a、b的的质量均量均为m，a套在固定套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面放在地面上，上，a、b通通过铰链用用刚性性轻杆杆连接，由静止开始运接，由静止开始运动，不，不计
5、摩摩擦，擦，a、b可可视为质点，重力加速度大小点，重力加速度大小为g。则()图图3由由a的的受受力力图图可可知知，a下下落落过过程程中中，其其加加速速度度大大小小先先小小于于g后后大大于于g，选选项项C错错误误；当当a落落地地前前b的的加加速速度度为为零零(即即轻轻杆杆对对b的的作作用用力力为为零零)时时，b的的机机械械能能最最大大，a的的机机械械能能最最小小，这这时时b受受重重力力、支支持持力力，且且FNbmg，由由牛牛顿顿第第三三定定律律可可知知，b对对地地面面的的压压力力大大小小为为mg，选选项项D正确。正确。答案答案BD6.(2015浙江理综浙江理综，23)如如图4所示，用一所示，用一
6、块长L11.0 m的木板在的木板在墙和桌面和桌面间架架设斜面，桌子高斜面，桌子高H0.8 m，长L21.5 m。斜面与水。斜面与水平桌面的平桌面的倾角角可在可在060间调节后固定。将后固定。将质量量m0.2 kg的的小物小物块从斜面从斜面顶端静止端静止释放，物放，物块与斜面与斜面间的的动摩擦因数摩擦因数10.05，物，物块与桌面与桌面间的的动摩擦因数摩擦因数为2，忽略物，忽略物块在斜面与桌面在斜面与桌面交接交接处的能量的能量损失失(重力加速度取重力加速度取g10 m/s2；最大静摩擦力等；最大静摩擦力等于滑于滑动摩擦力摩擦力)图图4(1)求求角增大到多少角增大到多少时，物，物块能从斜面开始下滑
7、；能从斜面开始下滑；(用正切用正切值表示表示)(2)当当角角增增大大到到37时，物物块恰恰能能停停在在桌桌面面边缘，求求物物块与与桌桌面面间的的动摩擦因数摩擦因数2；(已知已知sin 370.6，cos 370.8)(3)继续增大增大角，角，发现53时物物块落地点与落地点与墙面的距离最大，求面的距离最大，求此最大距离此最大距离xm。解析解析(1)要使小物块能够下滑必须满足要使小物块能够下滑必须满足mgsin 1mgcos 解得解得tan 0.05(2)物物块块从从斜斜面面顶顶端端下下滑滑到到停停在在桌桌面面边边缘缘过过程程中中物物块块克克服服摩摩擦擦力力做做功功Wf1mgL1cos 2mg(L
8、2L1cos )全过程由动能定理得：全过程由动能定理得：mgL1sin Wf0代入数据解得代入数据解得20.8答案答案(1)tan 0.05(2)0.8(3)1.9 m主要题型：主要题型：选择题和和计算算题知识热点知识热点(1)单独命独命题功和功率的理解与功和功率的理解与计算。算。利用利用动能定理分析能定理分析简单问题。对动能能变化、重力化、重力势能能变化、化、弹性性势能能变化的分析。化的分析。对机械能守恒条件的理解及机械能守恒定律的机械能守恒条件的理解及机械能守恒定律的简单应用。用。(2)交交汇命命题结合合vt、Ft等等图象象综合考合考查多多过程的功和功率的程的功和功率的计算。算。结合合应用
9、用动能能定定理理、机机械械能能守守恒恒定定律律和和能能量量守守恒恒定定律律，结合合动力学方法解决多运力学方法解决多运动过程程问题。物理方法物理方法(1)守恒法守恒法(2)整体法、分段法整体法、分段法(3)图象法象法(4)转化法化法考向一功和功率的理解与计算考向一功和功率的理解与计算核心知识核心知识规律方法规律方法计算功、功率时应注意的三个问题计算功、功率时应注意的三个问题(1)功的公式功的公式WFl和和WFlcos 仅适用于恒力做功的情况。适用于恒力做功的情况。(2)变力力做做功功的的求求解解要要注注意意对问题的的正正确确转化化，如如将将变力力转化化为恒力，也可恒力，也可应用用动能定理等方法求
10、解。能定理等方法求解。1.(2015合肥市高三第二次质检合肥市高三第二次质检)如如图5，两个完全，两个完全相同的小球相同的小球A、B，在同一高度，在同一高度处以相同大小的以相同大小的初速度初速度v分分别水平抛出和水平抛出和竖直向上抛出，下列直向上抛出，下列说法正确的是法正确的是()图图5A.两小球落地两小球落地时的速度相同的速度相同B.两小球落地两小球落地时，A球重力的瞬球重力的瞬时功率功率较小小C.从开始运从开始运动至落地，至落地，A球重力做功球重力做功较大大D.从开始运从开始运动至落地，重力至落地，重力对A小球做功的平均功率小球做功的平均功率较小小答案答案B2.(2015海南单科海南单科，
11、3)假假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率。如果摩托艇率。如果摩托艇发动机的机的输出功率出功率变为原来的原来的2倍，倍，则摩托艇的摩托艇的最大速率最大速率变为原来的原来的()D3.(多选多选)(2015济南市济南市3月高考模拟月高考模拟)一滑一滑块放在水平面上，从放在水平面上，从t0时刻开始刻开始对滑滑块施加一水平方向的恒力施加一水平方向的恒力F，使滑，使滑块由静止开始由静止开始运运动，恒力，恒力F作用的作用的时间为t1，如，如图6所示所示为滑滑块在整个在整个过程中程中的速度随的速度随时间的的变化化规律，且律，且图线的的倾角角。若。若0t1时间内内恒力恒力
12、F做的功以及滑做的功以及滑块克服摩擦力做的功分克服摩擦力做的功分别为W和和W1、恒力、恒力F做功的平均功率以及滑做功的平均功率以及滑块克服摩擦力做功的平均功率分克服摩擦力做功的平均功率分别为P和和P1，t1t2时间内滑内滑块克服摩擦力做的功与克服摩擦力做功的平克服摩擦力做的功与克服摩擦力做功的平均功率分均功率分别为W2、P2，则下列关系式正确的是下列关系式正确的是()图图6A.WW1W2 B.W W1 1W2 C.PP1P2 D.P1P2答案答案ACD4.(2015宁波市高三期末考试宁波市高三期末考试)动车组列列车是由几是由几节自自带动力的力的车厢(动车)加几加几节不不带动力的力的车厢(拖拖车
13、)编成一成一组，它将，它将动力装置分力装置分散安装在多散安装在多节车厢上。如上。如图7所示，某所示，某车次次动车组由由8节车厢连接接而成，每而成，每节车厢平均平均质量量为m20 t，其中第，其中第1节、第、第3节、第、第6节、第第8节是是带动力的，每力的，每节动车可以提供可以提供P0750 kW的的额定功率。定功率。设动车组在平直路面上行在平直路面上行驶，每，每节动车在行在行驶中的中的输出功率相同，出功率相同，每每节车厢受到的阻力恒受到的阻力恒为重力的重力的0.025(g取取10 m/s2)。求：。求：图图7(1)动车组行行驶所能达到的最大速度；所能达到的最大速度；(2)当当动车组以以加加速速
14、度度a0.5 m/s2加加速速行行驶时，第第3节动车对第第4节拖拖车的作用力大小；的作用力大小；(3)若若动车组以以额定功率启定功率启动，经400 s时间加速后以最大速度匀速加速后以最大速度匀速行行驶，则整个加速整个加速过程中所通程中所通过的路程的路程为多少？多少？代入数据解得代入数据解得s18 750 m答案答案(1)75 m/s(2)1.5104 N(3)18 750 m考向二几个重要功能关系的应用核心知识核心知识规律方法规律方法1.常见的功能关系常见的功能关系(1)合外力做功与合外力做功与动能的关系：能的关系：W合合Ek。(2)重力做功与重力重力做功与重力势能的关系：能的关系：WGEp。
15、(3)弹力做功与力做功与弹性性势能的关系：能的关系：W弹Ep。(4)除重力以外其他力做功与机械能的关系：除重力以外其他力做功与机械能的关系：W其他其他E机机。(5)滑滑动摩擦力做功与内能的关系：摩擦力做功与内能的关系：Ff x相相对E内内。2.解答功能关系这类问题的关键解答功能关系这类问题的关键分析清楚物体的运分析清楚物体的运动过程，以及程，以及过程中力做功的情况，明确力程中力做功的情况，明确力做功做功对应的能量的能量转化。化。1.(2015清远市高三期末调研考试)滑雪运动员沿斜坡下滑了一段距离，重力对他做功为2 000J，运动员克服阻力做功100 J，则运动员的()A.机械能减小了100 J
16、B.动能增加了2 100 JC.重力势能减小了1 900 JD.重力势能增加了2 000 JA解析解析运动员下滑过程中，减少的重力势能等于重力做的功运动员下滑过程中，减少的重力势能等于重力做的功2 000 J；由于克服阻；由于克服阻力做功力做功100 J，由能量守恒定律可知，运动员的机械能减少了，由能量守恒定律可知，运动员的机械能减少了100 J；由动能定理；由动能定理可知，运动员增加的动能为可知，运动员增加的动能为Ek(2 000100) J1 900 J，选项，选项B、C、D错误，错误，A正确。正确。2.足足够长的水平的水平传送送带以恒定速度以恒定速度v匀速运匀速运动，某，某时刻一个刻一个
17、质量量为m的小物的小物块以大小也是以大小也是v、方向与、方向与传送送带的运的运动方向相反的方向相反的初速度冲上初速度冲上传送送带，最后小物，最后小物块的速度与的速度与传送送带的速度相同。的速度相同。在小物在小物块与与传送送带间有相有相对运运动的的过程中，滑程中，滑动摩擦力摩擦力对小物小物块做的功做的功为W，小物，小物块与与传送送带间因摩擦因摩擦产生的生的热量量为Q，则下列判断中正确的是下列判断中正确的是()答案答案B3.(2015天天津津理理综综，5)如如图8所所示示，固固定定的的竖直直光光滑滑长杆杆上上套套有有质量量为m的的小小圆环，圆环与与水水平平状状态的的轻质弹簧簧一一端端连接接，弹簧簧
18、的的另另一一端端连接接在在墙上上，且且处于于原原长状状态。现让圆环由由静静止止开开始始下下滑滑，已已知知弹簧簧原原长为L，圆环下下滑滑到到最最大大距距离离时弹簧簧的的长度度变为2L(未未超超过弹性性限限度度)，则在在圆环下下滑滑到到最最大大距距离离的的过程中程中()图图8答案答案B4.如如图9所示，所示，质量量为M8 kg的的长木板放在光滑水平面上，在木木板放在光滑水平面上，在木板左端施加板左端施加F12 N的水平推力，当木板向右运的水平推力，当木板向右运动的速度达到的速度达到v01.5 m/s时，在其右端，在其右端轻轻放上一个大小不放上一个大小不计、质量量为m2 kg的的铁块，铁块与木板与木
19、板间的的动摩擦因数摩擦因数0.2，木板足，木板足够长，取取g10 m/s2。求：。求：图图9(1)当二者达到相同速度当二者达到相同速度时，木板，木板对铁块以及以及铁块对木板所做的功；木板所做的功；(2)当二者达到相同速度当二者达到相同速度时，木板和，木板和铁块之之间因摩擦所因摩擦所产生的生的热量。量。答案答案(1)9 J13.5 J(2)4.5 J1.功能关系的应用功能关系的应用“三注意三注意”(1)分分清清是是什什么么力力做做功功，并并且且分分析析该该力力做做正正功功还还是是做做负负功功；根根据据功功能能之之间间的的对对应应关关系系，判判定定能能的的转转化化形形式式，确确定定能能量量之之间间
20、的的转化情况。转化情况。(2)也也可可以以根根据据能能量量之之间间的的转转化化情情况况，确确定定是是什什么么力力做做功功，尤尤其可以方便计算变力做功的多少。其可以方便计算变力做功的多少。(3)功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是能功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是能量转化的量度和原因，在不同问题中的具体表现不同。量转化的量度和原因，在不同问题中的具体表现不同。(2)功功和和能能分分析析：对对滑滑块块和和滑滑板板分分别别运运用用动动能能定定理理，或或者者对对系系统统运用能量守恒定律。如图所示，要注意区分三个位移：运用能量守恒定律。如图所示，要注意区分三个位移：求摩擦力对
21、滑块做功时用滑块对地的位移求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑滑；求摩擦力对滑板做功时用滑板对地的位移求摩擦力对滑板做功时用滑板对地的位移x板板；求摩擦生热时用相对滑动的路程求摩擦生热时用相对滑动的路程x相相。核心知识核心知识考向三动力学方法和动能定理、机械能守恒定律的综合应用考向三动力学方法和动能定理、机械能守恒定律的综合应用3.规律方法规律方法1.若若一一个个物物体体或或多多个个物物体体参参与与了了多多个个运运动过程程，有有的的过程程只只涉涉及及运运动和和力力的的问题或或只只要要求求分分析析物物体体的的动力力学学特特点点，则要要用用动力力学方法求解；学方法求解；2.若某若某过程涉及做功
22、和能量程涉及做功和能量转化化问题，则要考要考虑应用用动能定理、能定理、机械能守恒定律或功能关系求解。机械能守恒定律或功能关系求解。1.(2014新课标全国卷，17)如图10所示，一质量为M的光滑大圆环，用一细轻杆固定在竖直平面内；套在大环上质量为m的小环(可视为质点)，从大环的最高处由静止滑下。重力加速度大小为g。当小环滑到大环的最低点时，大环对轻杆拉力的大小为()图图10A.Mg5mg B.MgmgC.Mg5mg D.Mg10mg答案答案C2.(多选多选)如如图11甲所示，甲所示，轻杆一端与杆一端与质量量为1 kg、可、可视为质点的小点的小球相球相连，另一端可，另一端可绕光滑固定光滑固定轴在
23、在竖直平面内自由直平面内自由转动。现使使小球在小球在竖直平面内做直平面内做圆周运周运动，经最高点开始最高点开始计时，取水平向，取水平向右右为正方向，小球的水平分速度正方向，小球的水平分速度v随随时间t的的变化关系如化关系如图乙所示，乙所示，A、B、C三点分三点分别是是图线与与纵轴、横、横轴的交点、的交点、图线上第一周上第一周期内的最低点，期内的最低点，该三点的三点的纵坐坐标分分别是是1、0、5。g取取10 m/s2，不，不计空气阻力。下列空气阻力。下列说法中正确的是法中正确的是()图图11A.轻杆的杆的长度度为0.6 mB.小球小球经最高点最高点时，杆，杆对它的作用力方向它的作用力方向竖直向上
24、直向上C.B点点对应时刻小球的速度刻小球的速度为3 m/sD.曲曲线AB段与坐段与坐标轴所所围图形的面形的面积为0.5 m答案答案AB3.(2015山山东东理理综综，23)如如图12甲甲所所示示，物物块与与质量量为m的的小小球球通通过不不可可伸伸长的的轻质细绳跨跨过两两等等高高定定滑滑轮连接接。物物块置置于于左左侧滑滑轮正正下下方方的的表表面面水水平平的的压力力传感感装装置置上上，小小球球与与右右侧滑滑轮的的距距离离为l。开开始始时物物块和和小小球球均均静静止止，将将此此时传感感装装置置的的示示数数记为初初始始值。现给小小球球施施加加一一始始终垂垂直直于于l段段细绳的的力力，将将小小球球缓慢慢
25、拉拉起起至至细绳与与竖直直方方向向成成60角角，如如图乙乙所所示示，此此时传感感装装置置的的示示数数为初初始始值的的1.25倍倍；再再将将小小球球由由静静止止释放放，当当运运动至至最最低低位位置置时，传感感装装置置的的示示数数为初初始始值的的0.6倍倍。不不计滑滑轮的的大大小小和和摩擦，重力加速度的大小摩擦，重力加速度的大小为g。求：。求：图图12(1)物物块的的质量；量；(2)从从释放到运放到运动至最低位置的至最低位置的过程中，小球克服空气阻力所做程中，小球克服空气阻力所做的功。的功。解解析析(1)设设开开始始时时细细绳绳的的拉拉力力大大小小为为T1，传传感感装装置置的的初初始始值值为为F1
26、，物块质量为，物块质量为M，由平衡条件得，由平衡条件得对小球，对小球，T1mg对物块，对物块，F1T1Mg当当细细绳绳与与竖竖直直方方向向的的夹夹角角为为60时时，设设细细绳绳的的拉拉力力大大小小为为T2，传传感装置的示数为感装置的示数为F2，据题意可知，据题意可知，F21.25F1，由平衡条件得，由平衡条件得对小球，对小球，T2mgcos 60对物块，对物块，F2T2Mg联立联立式，代入数据得式，代入数据得M3m答案答案(1)3m(2)0.1mgl图图13(1)小球初速度小球初速度v0的大小；的大小；(2)小球滑小球滑过C点点时的速率的速率vC；(3)要使小球不离开要使小球不离开轨道，道，则
27、竖直直圆弧弧轨道的半径道的半径R应该满足什么足什么条件。条件。高频考点五动力学观点和能量观点的综合应用规律的优先原则规律的优先原则(1)涉涉及及运运动时间或或相相互互作作用用时间，宜宜优先先选取取牛牛顿第第二二定定律律和和运运动学公式学公式(2)对单个个物物体体，宜宜选用用动能能定定理理，特特别是是涉涉及及位位移移的的应优先先选用用动能定理。能定理。(3)若若是是多多个个物物体体组成成的的系系统，则优先先考考虑机机械械能能守守恒恒定定律律和和能能量守恒定律。量守恒定律。(4)若涉及系若涉及系统内物体内物体间的相的相对路程并涉及滑路程并涉及滑动摩擦力做功，要摩擦力做功，要优先考先考虑能量守恒定律
28、。能量守恒定律。(6分分)(2014安安徽徽卷卷)如如图14所所示示，有有一一内内壁壁光光滑滑的的闭合合椭圆形形管管道道，置置于于竖直直平平面面内内，MN是是通通过椭圆中中心心O点点的的水水平平线。已已知知一一小小球球从从M点点出出发，初初速速率率为v0，沿沿管管道道MPN运运动，到到N点点的的速速率率为v1，所所需需时间为t1；若若该小小球球仍仍由由M点点以以初初速速率率v0出出发，而而沿沿管管道道MQN运运动，到到N点的速率点的速率为v2，所需，所需时间为t2。则()A.v1v2，t1t2 B.v1v2，t1t2C.v1v2，t1t2 D.v1v2，t1t2图图14审题流程审题流程第第1步
29、：抓关键点步：抓关键点获取信息获取信息(2)第第2步：找突破口步：找突破口明确思路明确思路解析解析思路思路：小球在运动过程中机械能守恒，沿管道：小球在运动过程中机械能守恒，沿管道MPN运动运动时，重力势能先增加后减少，则动能先减少后增加；沿管道时，重力势能先增加后减少，则动能先减少后增加；沿管道MQN运动时，重力势能先减少后增加，则动能先增加后减少，并且运动时，重力势能先减少后增加，则动能先增加后减少，并且v1v2。小球沿管道。小球沿管道MPN运动到运动到N点与沿管道点与沿管道MQN运动到运动到N点的路点的路程相等，而沿管道程相等，而沿管道MPN运动比沿管道运动比沿管道MQN运动的平均速率小，
30、所运动的平均速率小，所以沿管道以沿管道MPN运动到运动到N点比沿管道点比沿管道MQN运动到运动到N点的时间长，即点的时间长，即t1t2，故选项，故选项A正确。正确。思思路路：由由机机械械能能守守恒恒定定律律得得，小小球球两两次次到到达达N点点速速率率相相同同，即即v1v2，画画出出小小球球由由MPN及及由由MQN的的速速率率时时间间图图象象如如右右图图中中、所所示示。则则图图线线与与坐坐标标轴轴所所围围成成的的“面面积积”表表示示小小球球的的路路程程，两两次次的的路路程程相等，故相等，故t1t2，选项，选项A正确。正确。答案答案A图图15(20分分)(2015福建理综福建理综，21)如如图15，质量量为M的小的小车静止在光静止在光滑水平面上，小滑水平面上，小车AB段是半径段是半径为R的四分之一的四分之一圆弧光滑弧光滑轨道，道，BC段是段是长为L的水平粗糙的水平粗糙轨道，两段道，两段轨道相切于道相切于B点。一点。一质量量为m的滑的滑块在小在小车上从上从A点由静止开始沿点由静止开始沿轨道滑下，重力加速道滑下，重力加速度度为g。
