高考物理二轮复习 题能演练 专题2 功和能 2.1 功、功率和动能定理（含解析）.doc

功、功率和动能定理真题再现1(2015北京理综)如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计物块(可视为质点)的质量为m，在水平桌面上沿x轴运动，与桌面间的动摩擦因数为.以弹簧原长时物块的位置为坐标原点o，当弹簧的伸长量为x时，物块所受弹簧弹力大小为fkx，k为常量(1)请画出f随x变化的示意图；并根据fx图象求物块沿x轴从o点运动到位置x的过程中弹力所做的功(2)物块由x1向右运动到x3，然后由x3返回到x2，在这个过程中，a求弹力所做的功，并据此求弹性势能的变化量；b求滑动摩擦力所做的功，并与弹力做功比较，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念答案：(1)见解析图kx2(2)a.kxkxkxkxbmg(2x3x1x2)见解析解析：(1)fx图象如图所示物块沿x轴从o点运动到位置x的过程中，弹力做负功；fx图线下的面积等于弹力做功大小弹力做功wtkxxkx2.(2)a.物块由x1向右运动到x3的过程中，弹力做功wt1(kx1kx3)(x3x1)kxkx物块由x3向左运动到x2的过程中，弹力做功wt2(kx2kx3)(x3x2)kxkx整个过程中，弹力做功wtwt1wt2kxkx弹性势能的变化量epwtkxkxb整个过程中，摩擦力做功wfmg(2x3x1x2)与弹力做功比较，弹力做功与x3无关，即与实际路径无关，只与始末位置有关，所以，我们可以定义一个由物体之间的相互作用力(弹力)和相对位置决定的能量弹性势能而摩擦力做功与x3有关，即与实际路径有关，所以，不可以定义与摩擦力对应的“摩擦力势能”2.(2015江苏单科) 一转动装置如图所示，四根轻杆oa、oc、ab和cb与两小球及一小环通过铰链连接，轻杆长均为l，球和环的质量均为m，o端固定在竖直的轻质转轴上套在转轴上的轻质弹簧连接在o与小环之间，原长为l.装置静止时，弹簧长为l.转动该装置并缓慢增大转速，小环缓慢上升弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g.求：(1)弹簧的劲度系数k；(2)ab杆中弹力为零时，装置转动的角速度0；(3)弹簧长度从l缓慢缩短为l的过程中，外界对转动装置所做的功w.答案：(1)(2) (3)mgl解析：(1)装置静止时，设oa、ab杆中的弹力分别为f1、t1，oa杆与转轴的夹角为1.小环受到弹簧的弹力f弹1k小环受力平衡，f弹1mg2t1cos 1小球受力平衡，f1cos 1t1cos 1mgf1sin 1t1sin 1解得k.(2)设oa、ab杆中的弹力分别为f2、t2，oa杆与转轴的夹角为2，弹簧长度为x.小环受到弹簧的弹力f弹2k(xl)小环受力平衡，f弹2mg，得xl对小球，f2cos 2mgf2sin 2mlsin 2且cos 2解得0 .(3)弹簧长度为l时，设oa、ab杆中的弹力分别为f3、t3，oa杆与弹簧的夹角为3.小环受到弹簧的弹力f弹3kl小环受力平衡，2t3cos 3mgf弹3，且cos 3对小球，f3cos 3t3cos 3mgf3sin 3t3sin 3mlsin 3解得3 整个过程弹簧弹性势能变化为零，则弹力做的功为零，由动能定理wmg2mg2m(3lsin 3)2解得wmgl.规律探寻1以上题目均以弹簧连接的系统为物理情景，是考查变力做功问题及能量转化问题极好的题材；考查的知识点有：弹力的计算，圆周运动、牛顿第二定律以及动能定理的应用2弹簧的弹力在弹性限度内与长度成正比，求解弹力做功的问题时除用动能定理外，还可用wx计算考题预测(多选)如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触(未连接)，弹簧水平且无形变用水平力f缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止撤去f后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4x0.物体与水平面间的动摩擦因数为，重力加速度为g.则()a撤去f后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动b撤去f后，物体刚运动时的加速度大小为gc物体做匀减速运动的时间为2d物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为mg答案：bd解析：撤去f后，在物体离开弹簧的过程中，弹簧弹力是变力，物体先做变加速运动，离开弹簧之后做匀减速运动，选项a错误；刚开始时，由kx0mgma可知，选项b正确；物体离开弹簧之后做匀减速运动，减速时