高考物理二轮复习 专题四 功能关系的应用课件

专题四 功能关系的应用 考情分析 201520162017 功与 能 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 T3：物体在斜面上运动的Ekx 图象 T5：圆周运动中的功能问题 T9：连接体中的功能问题 T14(3)：叠加体中的功能问题 命题题解读读 本专题共6个考点，其中功和功率、动能 动能定理、重力势 能、机械能守恒定律及其应用四个考点为要求，弹性势能 、能量守恒为要求，这些考点皆属于高频考点。从近三年 命题情况看，命题特点为： (1)注重基础知识与实际问题结合。如2011年的抛鸡蛋、2013 年的球碰撞等，难度较小。 (2)注重方法与综合。如2012年、2013年、2015年的“弹簧问 题”、2016年的连接体等，难度较大。 整体难难度偏难难，命题题指数，复习习目标标是达B冲A 。 1.(2017江苏苏泰州中学月考)弹弓是孩子们喜爱的弹射类玩具，其 构造原理如图1所示，橡皮筋两端点A、B固定在把手上，橡皮 筋处于ACB时恰好为原长状态，在C处(AB连线的中垂线上)放一 固体弹丸，一手执把，另一手将弹丸拉至D点放手，弹丸就会 在橡皮筋的作用下发射出去，打击目标。现将弹丸竖直向上发 射，已知E是CD中点，则( ) 图图1 A.从D到C过程中，弹丸的机械能守恒 B.从D到C过程中，弹丸的动能一直在增大 C.从D到E过程橡皮筋对弹丸做的功大于从E到C过程橡皮筋对弹丸 做的功 D.从D到C过程中，橡皮筋的弹性势能先增大后减小 解析 从D到C，橡皮筋的弹弹力对弹对弹 丸做功，所以弹弹丸的机械能 增大，故A项错误项错误 ；弹弹丸在与橡皮筋作用过过程中，受到向上的弹弹 力和向下的重力，橡皮筋ACB恰好处处于原长长状态态，在C处处橡皮筋 的拉力为为0，在CD连线连线 中的某一处处，弹弹力和重力相等时时，弹弹丸受 力平衡，所以从D到C，弹弹丸的合力先向上后向下，速度先增大后 减小，弹弹丸的动动能先增大后减小，故B项错误项错误 ；从D到C，橡皮筋 对弹对弹 丸一直做正功，橡皮筋的弹弹性势势能一直减小，故D项错误项错误 ； 从D到E橡皮筋作用在弹弹丸上的合力大于从E到C橡皮筋作用在弹弹丸 上的合力，两段位移相等，所以DE段橡皮筋对弹对弹 丸做功较较多，故 C项项正确。 答案 C 2.(多选选)(2017南京三模)从离沙坑高度H处无初速地释放一个质 量为m的小球，小球落入沙坑后，陷入深度为h。已知当地重力 加速度为g，不计空气阻力，则下列关于小球下落全过程的说 法正确的是( ) 答案 BC 3. (2017江苏苏徐州市沛县县中学质检质检 )一汽车在平直公路上以速度 v0匀速行驶。从某时刻开始计时，发动机的功率P随时间t的变 化关系如图2所示。假定汽车所受阻力的大小f恒定不变。下列 描述该汽车的速度v随时间t变化的图象中，可能正确的是( ) 图图2 答案 D 4.(多选选)(2017苏苏北四市一模)如图3所示，半径为R的竖直光滑 圆轨道与光滑水平面相切，质量均为m的小球A、B与轻杆连接 ，置于圆轨道上，A位于圆心O的正下方，B与O等高。它们由静 止释放，最终在水平面上运动。下列说法正确的是( ) 图图3 答案 AD 1.功的计计算 功、功率的计计算 2.功率的计计算 【例1】 (2017盐盐城模拟拟)如图4所示，质量为m的小球(可视为质 点)用长为L的细线悬挂于O点，自由静止在A位置。现用水平力 F缓慢地将小球从位置A拉到B而静止，细线与竖直方向夹角为 60，此时细线的拉力为F1，然后放手让小球从静止返回 ，到A点时细线的拉力为F2，则( ) 图图4 A.F1F22mg B.从A到B，拉力F做功为F1L C.从B到A的过程中，小球受到的合外力大小不变 D.从B到A的过程中，小球重力的瞬时功率一直增大 答案 A 【变变式1】 (多选选)(2017南通、泰州、扬扬州、淮安二模)如图5所 示，小物块以初速度v0从O点沿斜面向上运动，同时从O点斜向 上抛出一个速度大小也为v0的小球，物块和小球在斜面上的P点 相遇。已知物块和小球质量相等，空气阻力忽略不计，则 ( ) 图图5 A.斜面可能是光滑的 B.在P点时，小球的动能大于物块的动能 C.小球运动到最高点时离斜面最远 D.小球和物块到达P点过程中克服重力做功的平均功率相等 答案 BD 应应用动动能定理解题题的基本步骤骤 动动能定理的应应用 【例2】 (2017无锡锡期末)如图6，质量为m1 kg的小滑块(视为 质点)在半径为R0.4 m的1/4圆弧A端由静止开始释放，它运 动到B点时速度为v2 m/s。当滑块经过B后立即将圆弧轨道撤 去。滑块在光滑水平面上运动一段距离后，通过换向轨道由C 点过渡到倾角为37 、长s1 m的斜面CD上，CD之间铺 了一层匀质特殊材料，其与滑块间的动摩擦因数可在 01.5之间调节。斜面底部D点与光滑地面平滑相连，地 面上一根轻弹簧一端固定在O点，自然状态下另一端恰好在D点 。认为滑块通过C和D前后速度大小不变，最大静摩擦力等于滑 动摩擦力。取g10 m/s2，sin 370.6，cos 370.8， 不计空气阻力。 图图6 (1)求滑块对B点的压力大小以及在AB上克服阻力所做的功 ； (2)若设置0，求质点从C运动到D的时间； (3)若最终滑块停在D点，求的取值范围。 【变变式2】 质量为2 kg的物体以一定的初速度沿倾角为30的斜 面向上滑行，在向上滑行的过程中，其动能随位移的变化关系 如图7所示，则物体返回到出发点时的动能为(取g10 m/s2)( ) 图图7 A.34 JB.56 J C.92 JD.196 J 解析 物体上滑的过过程中重力与摩擦力都做负负功，由动动能定理得 mgxsin 30Ff x0E0，下滑的过过程中重力做正功，摩 擦力做负负功，得mgxsin 30Ff xE0，代入数据得E34 J，故选选A。 答案 A 【变变式3】 (多选选)(2017江苏扬苏扬 州中学高三4月质质量监测监测 )如图8 所示，曲面PC和斜面PD固定在水平面MN上，C、D处平滑连接， O点位于斜面顶点P的正下方。某物体(可视为质点)从顶端P由 静止开始分别沿曲面和斜面滑下，经过C、D两点后继续运动， 最后停在水平面上的A、B两处。各处材质相同，忽略空气阻力 ，则( ) 图图8 A.此物体在曲面PC和斜面PD上克服摩擦力做功一定相等 B.此物体沿PCA和沿PDB运动克服摩擦力做功一定相等 C.距离OA一定等于OB D.距离OA一定小于OB 答案 BD 解析 设设PD斜面与水平方向上的夹夹角为为，则则PD段克服摩擦力 做功Wfmgscos mgsPD水平，将PC段分成无数小段，由于 在曲面上运动动，径向的合力提供向心力，则则支持力大于重力在垂 直于曲面方向上的分力，则则每一小段克服摩擦力做功大于 mgscos mgs水平，则则整个曲面过过程中，克服摩擦力做功 大于mgsPC水平，因为为斜面和曲面的水平距离未知，则则克服摩擦 力做功不一定相等，故A项错误项错误 ；对对全过过程运用动动能定理得mgh Wf0，知此人沿PCA和沿PDB运动动克服摩擦力做功一定相等， 故B项项正确；因为为整个过过程克服摩擦力做功相等，沿斜面下滑在 整个过过程中摩擦力做功等于mgsPB水平，而沿曲面下滑克服摩擦 力做功大于mgsPA水平，则则OA一定小于OB，故C项错误项错误 ，D项项正确 。 功是能量转转化的原因和量度，在不同的问题问题 中具有的对应对应 关系 是 功能关系 图图9 (1)若小球恰能击中B点，求刚释放小球时弹簧的弹性势能； (2)试通过计算判断小球落到轨道时速度能否与圆弧垂直； (3)改变释放点的位置，求小球落到轨道时动能的最小值。 【变变式4】 (多选选)(2017江苏苏启东东中学月考)如图10所示，直杆 AB与水平面成角固定，在杆上套一质量为m的小滑块，杆底 端B点处有一弹性挡板，杆与板面垂直，滑块与挡板碰撞后原 速率返回。现将滑块拉到A点由静止释放，与挡板第一次碰撞 后恰好能上升到AB的中点，设重力加速度为g，由此可以确定( ) 图图10 A.滑块下滑和上滑过程加速度的大小a1、a2 B.滑块第1次与挡板碰撞前速度v1 C.滑块与杆之间动摩擦因数 D.滑块第k次与挡板碰撞到第k1次与挡板碰撞时间间隔t 答案 AC 求解传传送带带(板块块)相对对滑动时动时 的能量问题问题 的方法 传传送带带(板块块)相对对滑动时动时 的能量分 析 说说明：公式QF滑l相对 对中l相对对为 为两接触物体间间的相对对位移。若物 体在传传送带带上往复运动时动时 ，则则l相对 对为总 为总 的相对对路程。 【例4】 (2017江苏苏金陵中学模拟拟)如图11甲所示，质量M1.0 kg的长木板A静止在光滑水平面上，在木板的左端放置一个质 量m1.0 kg的小铁块B，铁块与木板间的动摩擦因数0.2 ，对铁块施加水平向右的拉力F，F大小随时间变化如图乙所示 ，4 s时撤去拉力。可认为A、B间的最大静摩擦力与滑动摩擦 力大小相等，取重力加速度g10 m/s2。求： 图图11 (1)B相对A滑行的最大距离x； (2)04 s内，拉力做的功W； (3)04 s内系统摩擦产生的热量Q。 答案 (1) 2 m (2) 40 J (3) 4 J 【变变式5】 (多选选)(2017南师师大附中)如图12所示，质量m1 kg 的物体从高为h0.2 m的光