《高考物理二轮复习 专题二 功和能 第1讲 功能关系的应用课件.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 功和能 第1讲 功能关系的应用课件.ppt（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第1讲功能关系的应用1.(多多选选)(2015江江苏苏单单科科，9)如如图1所所示示，轻质弹簧簧一一端端固固定定，另另一一端端与与一一质量量为m、套套在在粗粗糙糙竖直直固固定定杆杆A处的的圆环相相连，弹簧簧水水平平且且处于于原原长。圆环从从A处由由静静止止开开始始下下滑滑，经过B处的的速速度度最最大大，到到达达C处的的速速度度为零零，ACh。圆环在在C处获得得一一竖直直向向上上的的速速度度v，恰恰好好能能回回到到A。弹簧簧始始终在在弹性性限限度度内内，重重力力加加速速度度为g。则圆环()图图1答案答案BD2.(2016江江苏苏单单科科，14)如如图2所所示示，倾角角为的的斜斜面面A被被固固定定
2、在在水水平平面面上上，细线的的一一端端固固定定于于墙面面，另另一一端端跨跨过斜斜面面顶端端的的小小滑滑轮与与物物块B相相连，B静静止止在在斜斜面面上上。滑滑轮左左侧的的细线水水平平，右右侧的的细线与与斜斜面面平平行行。A、B的的质量量均均为m，撤撤去去固固定定A的的装装置置后后，A、B均做直均做直线运运动，不，不计一切摩擦，重力加速度一切摩擦，重力加速度为g。求：。求：图图2(1)A固定不固定不动时，A对B支持力的大小支持力的大小N；(2)A滑滑动的位移的位移为x时，B的位移大小的位移大小s；(3)A滑滑动的位移的位移为x时的速度大小的速度大小vA。图图3考考 情情 分分 析析20142015
3、2016能量守恒T13：能量守恒定律T15：动能定理T9：功能关系、能量守恒定律T14：动能定理的应用T14：机械能守恒定律的应用1.动能能定定理理是是高高考考的的重重点点，经常常与与直直线运运动、曲曲线运运动等等综合合起起来来进行行考考查。涉及的主要内容有：涉及的主要内容有：(1)机机车启启动问题；(2)变力做功；力做功；(3)与与电场、复合、复合场的的综合合问题。基基础考考查以以选择题题型型出出现，动能能定定理理与与直直线运运动、曲曲线运运动相相结合合时以以计算算题题型出型出现，难度中等偏度中等偏难。2.能能量量转化化与与守守恒恒是是贯穿穿物物理理学学科科的的一一条条主主线，功功能能关关系
4、系和和能能量量守守恒恒是是高高考考的的重重点点，更更是是高高考考的的热点点。高高考考试题往往往往与与电场、磁磁场以以及及典典型型的的运运动规律律相相联系系，并并常常作作为压轴题出出现。在在试卷卷中中以以计算算题的的形形式式考考查的的较多多，也也有有在在选择题中中出出现，难度度中等偏中等偏难。功、功率的计算及相关图象问题的分析功、功率的计算及相关图象问题的分析规 律律 方方 法法3.功能相关图象问题分析功能相关图象问题分析“三步走三步走”1.如如图4所所示示，置置于于光光滑滑水水平平面面上上的的物物块在在水水平平恒恒力力F的的作作用用下下由由静静止止开开始始运运动，其其速速度度v、动能能Ek及及
5、拉拉力力功功率率P随随时间t或或位位移移x的的变化化图象可能正确的是象可能正确的是()精精 典典 题 组图图4答案答案C2.若若要要求求汽汽车空空载时的的制制动距距离离是是：当当速速度度为50 km/h时，客客车不不超超过19 m，卡卡车不不超超过21 m。如如果果客客车和和卡卡车质量量之之比比为1921，制制动时所所受受阻阻力力不不变，在在刚好好满足足上上述述要要求求时，客客车和和卡卡车()A.所受阻力之比所受阻力之比为1921B.加速度之比加速度之比为2119C.所受阻力做功之比所受阻力做功之比为2119D.制制动时间之比之比为2119答案答案B图图5A.弹力力对小球先做正功后做小球先做正
6、功后做负功功B.有两个有两个时刻小球的加速度等于重力加速度刻小球的加速度等于重力加速度C.弹簧簧长度最短度最短时，弹力力对小球做功的功率小球做功的功率为零零D.小小球球到到达达N点点时的的动能能等等于于其其在在M、N两两点点的的重重力力势能差能差答案答案BCD力学中几个重要的功能关系及能量守恒定律的应用力学中几个重要的功能关系及能量守恒定律的应用规 律律 方方 法法1.通晓两类力做功特点通晓两类力做功特点(1)重重力力、弹簧簧弹力力和和电场力力都都属属于于“保保守守力力”，做做功功均均与与路路径径无关，无关，仅由作用由作用对象的初、末位置象的初、末位置(即位移即位移)决定。决定。(2)摩擦力属
7、于摩擦力属于“耗散力耗散力”，做功与路径有关。，做功与路径有关。2.掌握五大重要的功能关系掌握五大重要的功能关系(1)重力做功等于重力重力做功等于重力势能增量的能增量的负值，即，即WGEp。(2)弹簧簧弹力做功等于力做功等于弹簧簧弹性性势能增量的能增量的负值，即，即W弹Ep。(3)一一对滑滑动摩摩擦擦力力做做功功的的绝对值等等于于系系统内内能能的的增增加加量量，即即QFf x相相对。(4)合合外外力力做做的的功功等等于于物物体体动能能的的变化化量量，即即W合合Ek(动能能定定理理)。(5)除除重重力力和和系系统内内弹力力之之外外的的其其他他力力做做的的功功等等于于机机械械能能的的变化化量，即量
8、，即W其他其他E。3.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力力做做正正功功还是是做做负功功；根根据据功能之功能之间的的对应关系，确定能量之关系，确定能量之间的的转化情况。化情况。(2)也也可可以以根根据据能能量量之之间的的转化化情情况况，确确定定是是什什么么力力做做功功，尤尤其其可以方便可以方便计算算变力做功的多少。力做功的多少。(3)功功能能关关系系反反映映了了做做功功和和能能量量转化化之之间的的对应关关系系，功功是是能能量量转化的量度和原因，在不同化的量度和原因，在不同问题中的具体表中的具体表现不同。不同。精精 典典 题 组
9、图图6A.mgR B.1.2mgRC.1.4mgR D.1.6mgR答案答案B2.如如图7所所示示，质量量为M2 kg 、长为L2 m的的长木木板板静静止止放放置置在在光光滑滑水水平平面面上上，在在其其左左端端放放置置一一质量量为m1 kg的的小小木木块(可可视为质点点)，先先相相对静静止止，后后用用一一水水平平向向右右的的力力F4 N作作用用在在小小木木块上上，经过时间t2 s，小小木木块从从长木木板板另另一一端端滑滑出出，g取取10 m/s2，则()图图7A.小木小木块与与长木板之木板之间的的动摩擦因数摩擦因数0.1B.在整个运在整个运动过程中由于摩擦程中由于摩擦产生的生的热量量为8 JC
10、.小木小木块脱离脱离长木板的瞬木板的瞬间，拉力，拉力F的功率的功率为16 WD.长木板在运木板在运动过程中程中获得的机械能得的机械能为16 J答案答案C3.如如图8甲甲所所示示，倾角角为37的的传送送带以以恒恒定定速速率率逆逆时针运运行行，现将将一一质量量m2 kg的的小小物物体体轻轻放放在在传送送带的的A端端，物物体体相相对地地面面的的速速度度随随时间变化化的的关关系系如如图乙乙所所示示，2 s末末物物体体到到达达B端端，取沿取沿传送送带向下向下为正方向，正方向，g10 m/s2，sin 370.6，求：，求：图图8(1)小物体在小物体在传送送带A、B两端两端间运运动的平均速度的平均速度v；
11、(2)物体与物体与传送送带间的的动摩擦因数摩擦因数；(3)2 s内物体机械能的减少量内物体机械能的减少量E及因与及因与传送送带摩擦摩擦产生的内能生的内能Q。答案答案(1)8 m/s(2)0.5(3)48 J48 J动力学方法和动能定理、机械能守恒定律的综合应用动力学方法和动能定理、机械能守恒定律的综合应用规 律律 方方 法法1.应用动能定理的应用动能定理的“两线索、两注意两线索、两注意”(1)应用用动能定理解能定理解题有两条主要有两条主要线索：索：一一是是明明确确研研究究对象象进行行受受力力分分析析对各各力力进行行做做功功分分析析求求出出总功；功；二二是是明明确确研研究究过程程进行行运运动过程
12、程分分析析物物体体始始末末状状态分分析析求出求出动能状能状态量量求出求出动能能变化量；化量；最后最后结合两条合两条线索列出索列出动能定理方程求解。能定理方程求解。(2)两注意：两注意：动能能定定理理往往往往用用于于单个个物物体体的的运运动过程程，由由于于不不涉涉及及加加速度和速度和时间，比，比动力学研究方法更力学研究方法更简便。便。当当物物体体的的运运动包包含含多多个个不不同同过程程时，可可分分段段应用用动能能定定理理求求解解；当当所所求求解解的的问题不不涉涉及及中中间的的速速度度时，也也可可以以全全过程程应用用动能定理求解。能定理求解。2.机械能守恒定律表达式的正确选用机械能守恒定律表达式的
13、正确选用机机械械能能守守恒恒定定律律的的表表达达式式有有：(1)EpEkEpEk；(2)EpEk0、E1E20或或E增增E减减。用用(1)时，需需要要选取取重重力力势能能的的参参考考面面。用用(2)时则不不必必选取取重重力力势能能的的参参考考面面，因因为重重力力势能能的的改改变量量与与参参考考面面的的选取取没没有有关关系系。尤尤其其是是用用E增增E减减，只只要要把把增增加加的的机机械械能能和和减减少少的的机机械能都写出来，方程自然就列出来了。械能都写出来，方程自然就列出来了。1.(多多选选)如如图9所所示示，质量量为m的的小小球球(可可视为质点点)用用长为L的的细线悬挂挂于于O点点，自自由由静
14、静止止在在A位位置置。现用用水水平平力力F缓慢慢地地将将小小球球从从A拉拉到到B位位置置而而静静止止，细线与与竖直直方方向向夹角角为60，此此时细线的的拉拉力力为T1，然然后后撤撤去去水水平平力力F，小小球球从从B返返回回到到A点点时细线的的拉力拉力为T2，则()精精 典典 题 组图图9A.T1T22mgB.从从A到到B，拉力，拉力F做功做功为mgLC.从从B到到A的的过程中，小球受到的合外力大小不程中，小球受到的合外力大小不变D.从从B到到A的的过程中，小球重力的瞬程中，小球重力的瞬时功率先增大后减小功率先增大后减小解析解析小球在小球在A、B点受力如图所示，在点受力如图所示，在B点由平衡条件
15、得点由平衡条件得答案答案AD2.(多多选选)(2016全全国国卷卷，19)两两实心心小小球球甲甲和和乙乙由由同同一一种种材材料料制制成成，甲甲球球质量量大大于于乙乙球球质量量。两两球球在在空空气气中中由由静静止止下下落落，假假设它它们运运动时受受到到的的阻阻力力与与球球的的半半径径成成正正比比，与与球球的的速速率率无无关关。若它若它们下落相同的距离，下落相同的距离，则()A.甲球用的甲球用的时间比乙球比乙球长B.甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小甲球末速度的大小大于乙球末速度的大小C.甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小D.甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻
16、力做的功甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功答案答案BD图图10答案答案(1)3 m/s2.27 m(2)1.5 m3 J电磁场中的功能关系电磁场中的功能关系规 律律 方方 法法1.电场力做功的计算方法及电势能的变化情况电场力做功的计算方法及电势能的变化情况2.用功能关系分析带电粒子的运动用功能关系分析带电粒子的运动(1)若只有若只有电场力做功，力做功，则电势能与能与动能之和保持不能之和保持不变。(2)若若只只有有电场力力和和重重力力做做功功，则电势能能、重重力力势能能、动能能之之和保持不和保持不变。(3)除除重重力力外外，其其他他各各力力对粒粒子子所所做做的的功功等等于于粒粒子子机机械械
17、能能的的变化量。化量。(4)各力各力对粒子所做功的代数和，等于粒子粒子所做功的代数和，等于粒子动能的能的变化量。化量。3.功能关系在电磁感应中的应用功能关系在电磁感应中的应用从从能能量量观点点解解决决电磁磁感感应问题与与解解决决力力学学问题时的的分分析析方方法法相相似似，只只是是多多了了一一个个安安培培力力做做功功、多多了了一一个个电能能参参与与转化化，因此需要明确安培力做功及因此需要明确安培力做功及电能能转化的特点。化的特点。(1)电磁感磁感应中焦耳中焦耳热的三种求法的三种求法根据定根据定义式式QI2Rt计算；算；利用克服安培力做的功等于回路中利用克服安培力做的功等于回路中产生的焦耳生的焦耳
18、热计算；算；利用能量守恒定律利用能量守恒定律计算。算。(2)解解题程序一般程序一般为受力分析受力分析各力做功情况判断各力做功情况判断能量状能量状态判断判断列方程解答。列方程解答。【特特别别提提醒醒】安安培培力力可可以以做做正正功功，也也可可以以做做负负功功；但但洛洛伦伦兹力永远不做功。兹力永远不做功。1.(2016苏苏锡锡常常镇镇模模拟拟)如如图11所所示示，绝缘斜斜面面处在在一一个个竖直直向向上上的的匀匀强强电场中中，一一带电金金属属块由由静静止止开开始始沿沿斜斜面面滑滑到到底底端端。已已知知在在金金属属块下下滑滑的的过程程中中动能能增增加加0.3 J，重重力力做做功功1.5 J，电势能增加
19、能增加0.5 J，则以下判断正确的是以下判断正确的是()精精 典典 题 组图图11A.金属金属块带负电荷荷B.电场力做功力做功0.5 JC.金属金属块克服摩擦力做功克服摩擦力做功0.8 JD.金属金属块的机械能减少的机械能减少1.2 J解解析析金金属属块块的的电电势势能能增增加加，说说明明电电场场力力做做负负功功，则则电电场场力力方方向向竖竖直直向向上上，所所以以金金属属块块带带正正电电荷荷，选选项项A错错误误；克克服服电电场场力力做做多多少少功功，电电势势能能就就增增加加多多少少，故故金金属属块块克克服服电电场场力力做做功功0.5 J，即即电电场场力力做做功功0.5 J，选选项项B错错误误；
20、根根据据动动能能定定理理可可得得WGWEWfEk，解解得得Wf0.7 J，即即金金属属块块克克服服摩摩擦擦力力做做功功0.7 J，选选项项C错错误误；重重力力做做功功1.5 J，金金属属块块的的重重力力势势能能减减少少1.5 J，动动能能增增加加0.3 J，故机械能减少，故机械能减少1.2 J，选项，选项D正确。正确。答案答案D2.(多多选选)(2016全全国国卷卷，20)如如图12，一一带负电荷荷的的油油滴滴在在匀匀强强电场中中运运动，其其轨迹迹在在竖直直面面(纸面面)内内，且且相相对于于过轨迹迹最最低点低点P的的竖直直线对称。忽略空气阻力。由此可知称。忽略空气阻力。由此可知()图图12A.
21、Q点的点的电势比比P点高点高B.油滴在油滴在Q点的点的动能比它在能比它在P点的大点的大C.油滴在油滴在Q点的点的电势能比它在能比它在P点的大点的大D.油滴在油滴在Q点的加速度大小比它在点的加速度大小比它在P点的小点的小解解析析由由于于油油滴滴受受到到的的电电场场力力和和重重力力都都是是恒恒力力，所所以以合合外外力力为为恒恒力力，加加速速度度恒恒定定不不变变，所所以以D选选项项错错；由由于于油油滴滴轨轨迹迹相相对对于于过过P的的竖竖直直线线对对称称且且合合外外力力总总是是指指向向轨轨迹迹弯弯曲曲内内侧侧，所所以以油油滴滴所所受受合合外外力力沿沿竖竖直直向向上上的的方方向向，因因此此电电场场力力竖
22、竖直直向向上上，且且qEmg，则则电电场场方方向向竖竖直直向向下下，所所以以Q点点的的电电势势比比P点点的的高高，A选选项项正正确确；当当油油滴滴从从P点点运运动动到到Q点点时时，电电场场力力做做正正功功，电电势势能能减减小小，C选选项项错错误误；当当油油滴滴从从P点点运运动动到到Q点点的的过过程程中中，合合外外力力做做正正功功，动动能增加，所以能增加，所以Q点动能大于点动能大于P点的动能，点的动能，B选项正确。选项正确。答案答案AB3.(2016湖湖南南常常德德模模拟拟)如如图13所所示示，竖直直平平面面内内有有无无限限长、不不计电阻阻的的两两组平平行行光光滑滑金金属属导轨，宽度度均均为L0
23、.5 m，上上方方连接接一一个个阻阻值R1 的的定定值电阻阻，虚虚线下下方方的的区区域域内内存存在在磁磁感感应强强度度B2 T的的匀匀强强磁磁场。完完全全相相同同的的两两根根金金属属杆杆1和和2靠靠在在导轨上上，金金属属杆杆与与导轨等等宽且且与与导轨接接触触良良好好，电阻阻均均为r0.5 。将将金金属属杆杆1固固定定在在磁磁场的的上上边缘(仍仍在在此此磁磁场内内)，金金属属杆杆2从从磁磁场边界界上上方方h00.8 m处由由静静止止释放放，进入入磁磁场后后恰恰做做匀速运匀速运动。(g取取10 m/s2)图图13(1)求金属杆的求金属杆的质量量m；(2)若若金金属属杆杆2从从磁磁场边界界上上方方h
24、10.2 m处由由静静止止释放放，进入入磁磁场经过一一段段时间后后开开始始做做匀匀速速运运动。在在此此过程程中中整整个个回回路路产生生了了1.4 J的的电热，则此此过程程中中流流过电阻阻R的的电荷荷量量q为多多少少？答案答案(1)0.2 kg(2)0.65 C高频考点五应用动力学方法和功能关系解决力、电综合问题高频考点五应用动力学方法和功能关系解决力、电综合问题满分策略满分策略应用动力学知识和功能关系解决力、电综合问题与解决纯力学问应用动力学知识和功能关系解决力、电综合问题与解决纯力学问题的分析方法相似，动力学中的物理规律在电磁学中同样适用，题的分析方法相似，动力学中的物理规律在电磁学中同样适
25、用，分析受力时只是多了个安培力或电场力或洛伦兹力。分析受力时只是多了个安培力或电场力或洛伦兹力。满分示例满分示例(16分分)(2016渝中区二模渝中区二模)如如图14，电阻不阻不计的相同的光滑弯折的相同的光滑弯折金属金属轨道道MON与与MON均固定在均固定在竖直面内，二者平行且正直面内，二者平行且正对，间距距为L1 m，构成的斜面，构成的斜面NOON与与MOOM跟水平面跟水平面夹角均角均为30，两，两边斜面均斜面均处于垂直于斜面的匀于垂直于斜面的匀强强磁磁场中，磁感中，磁感应强强度大小均度大小均为B0.1 T。t0时，将，将长度也度也为L，电阻阻R0.1 的金的金属杆属杆ab在在轨道上无初速度
26、道上无初速度释放。金属杆与放。金属杆与轨道接触良好，道接触良好，轨道足道足够长。(g取取10 m/s2，不，不计空气阻力，空气阻力，轨道与地面道与地面绝缘)求：求：图图14(1)t时刻杆刻杆ab产生的感生的感应电动势的大小的大小E；(2)在在t2 s时将与将与ab完全相同的金属杆完全相同的金属杆cd放在放在MOOM上，上，发现cd恰能静止，求恰能静止，求ab杆的杆的质量量m以及放上杆以及放上杆cd后后ab杆每下杆每下滑位移滑位移s1 m回路回路产生的焦耳生的焦耳热Q。2.再读题再读题过程分析过程分析选取规律选取规律对对cd杆，由平衡条件得：杆，由平衡条件得：mgsin 30BIL(2分分)解得
27、解得m0.1 kg(1分分)因为因为ab、cd杆完全相同，故杆完全相同，故ab杆的质量也为杆的质量也为m0.1 kg(1分分)放上放上cd杆后，杆后，ab杆受力也平衡，做匀速运动，对杆受力也平衡，做匀速运动，对ab、cd杆组成杆组成的系统根据能量守恒定律得：的系统根据能量守恒定律得：Qmgssin 30(2分分)解得解得Q0.5 J(1分分)答案答案(1)0.5t V(2)0.1 kg0.5 J解题指导解题指导(1)根据运动过程要列定律、定理的原始方程，不能根据运动过程要列定律、定理的原始方程，不能写成变形式，否则不得分。写成变形式，否则不得分。(2)题目中如果有隐含的条件，计算完成一定要进行
28、必要的文题目中如果有隐含的条件，计算完成一定要进行必要的文字说明，否则将影响步骤分。字说明，否则将影响步骤分。满分体验满分体验(16分分)(2016福建省毕业班质量检查福建省毕业班质量检查)如如图15,轨道道CDGH位于位于竖直平面内直平面内,其中其中圆弧段弧段DG与水平段与水平段CD及及倾斜段斜段GH分分别相切于相切于D点和点和G点点, 圆弧段和弧段和倾斜段均光滑斜段均光滑,在在H处固定一垂直于固定一垂直于轨道的道的绝缘挡板板,整个整个轨道道绝缘且且处于水平向右的匀于水平向右的匀强强电场中。一中。一带电物物块由由C处静止静止释放放,经挡板碰撞后滑回板碰撞后滑回CD段中点段中点P处时速度恰好速
29、度恰好为零。已知物零。已知物块的的质量量m4103 kg,所所带的的电荷量荷量q3106 C；电场强强度度E1104 N/C；CD段的段的长度度L0.8 m，圆弧弧DG的半的半径径r0.2 m，GH段与水平面的段与水平面的夹角角为，且，且sin 0.6，cos 0.8；不；不计物物块与与挡板碰撞板碰撞时的的动能能损失，物失，物块可可视为质点，重点，重力加速度力加速度g取取10 m/s2。图图15(1)求物求物块与与轨道道CD段的段的动摩擦因数摩擦因数；(2)求物求物块第一次碰撞第一次碰撞挡板板时的的动能能Ek；(3)物物块在水平在水平轨道上运道上运动的的总路程；路程；(4)物物块碰撞碰撞挡板板
30、时的最小的最小动能。能。(3)物块最终会在物块最终会在DGH间来回往复运动，物块在间来回往复运动，物块在D点的速度为点的速度为0设设物物块块能能在在水水平平轨轨道道上上运运动动的的总总路路程程为为s，由由能能量量转转化化与与守守恒恒定定律可得律可得qELmgs(2分分)由由式代入数据得式代入数据得s2.4 m(2分分)(4)物物块块碰碰撞撞挡挡板板的的最最小小动动能能E0等等于于往往复复运运动动时时经经过过G点点的的动动能能，由动能定理得由动能定理得qErsin mgr(1cos )E00(2分分)由由式代入数据得式代入数据得E00.002 J(2分分)答案答案(1)0.25(2)0.018 J(3)2.4 m(4)0.002 J
