机械能综合复习题.doc

机械能综合复习 高考分析1、从考查内容看，本章功和功率、动能和动能定理、重力做功和重力势能、弹性势能、机械能守恒定律是历年高考的必考内容，考查的知识点覆盖面全、题型全。2、从考题上看，选择题、实验题、压轴题均有可能，每年高考的压轴题，高难度的综合题经常涉及本章知识。复习过程一、知识盘点：（一）功1、功的求解：（1）恒力做功：W=FXCOS （X-力的作用点位移（对地）（2）变力做功：（四种方法）2、正、负功的判断：正、负功表示动力或阻力做功，不表示大小 看F与X或V之间的夹角看能量的变化3、总功：每个力做功的代数和W合=W总=W1+W2+Wn=EK4、摩擦力做功：（1）单个摩擦力可以做正功、负功、也可以不做功（2）在相互摩擦的系统内，相互作用的一对静摩擦力做功的代数和为零。相互作用的一对滑动摩擦力做功的代数和为负值，等于系统机械能的损失量，也等于系统摩擦产生的热量：Q=fS相对 （二）功率 1、平均功率： 2、瞬时功率： 3、机动车辆的两种启动方式 说明：交通工具的启动问题通常说的机车的功率或发动机的功率实际是指其牵引力的功率。 （三）动能定理：不涉及到加速度和时间，只涉及力、位移、速度的问题，优先选择动能定理。 1、内容：合外力对物体所做的功等于物体动能的变化2、表达式：W合=W总=W1+W2+Wn=EK3、适用范围：适用于恒力做功或变力做功；直线运动或曲线运动；单个物体或物体系；某一个过程或整个过程 （四）机械能（动能和势能（重力势能、弹性势能）的总和）守恒定律 1、内容：在只有重力和系统内的弹力做功的情形下，EKEp,E不变 2、守恒表达式：（1）守恒观点：E1= E2 或 Ek初+Ep初=Ek末+Ep末（2）转化观点：Ep=EK（3）转移观点：EA=EB注意解题时灵活选取表达式：选用式时，必须规定参考面，而选用式和式时，可以不规定零势能参考面，但必须分清能量的减少量和增加量。 3、机械能守恒定律的应用 （1）判断机械能是否守恒的方法 用做功来判断 用能量转化来判定 注意：对一些绳子突然绷紧，物体间非弹性碰撞等问题，除非题目特别说明，机械能必定不守恒。 （2）研究对象、研究过程的选取 （3）连接体的机械能守恒 （五）功能关系：功是能量转化的量度1、动能与功的关系：动能定理2、机械能与功的关系：重力和弹簧弹力做功机械能总量不变，“其他力”做功时物体的机械能发生相应改变。3、势能和功的关系：重力、弹簧弹力、电场力、分子力对物体做的功等于物体相应势能的减少量。（说明：重力、弹簧弹力、电场力、分子力做功与路径无关）4、安培力做功对应着电能与其他形式能的相互转化 （电磁驱动或电磁阻尼）（六）能量守恒定律：在涉及相对问题、涉及摩擦力、电场力、安培力做功时优先考虑能量守恒定律。 （七）实验： 1、探究功与速度变化的关系 ：（1）实验原理： v0= 0 （2）计设思路： 改变功的大小：并联橡皮筋 确定速度大小：用纸带上间距相等的点求解（无摩擦） 寻找功与速度变化的关系： （3） 数据处理： 作图法作WV图 或WV2 图 公式法W=EK2、验证机械能守恒定律：（1）实验原理：Ep=EK （2）数据处理： 公式法：mv2/2mgh 或Ep=EK 图像法：作v22h图，图线应是一条过原点的直线，才能验证机械能守恒定律，其斜率等于重力加速度g的数值。（3）误差分析 纸带数据的处理，及点与点测量的读数上的误差。 重物和纸带下落过程中要克服阻力做功，所以动能的增加量要小于势能的减少量.（注意用竖直上抛运动验证时是势能的增加量小于动能的减少量）2、 解题精要（1） 功和功率的分析与计算1、如图1所示，轻绳下悬挂一小球，在小球沿水平面作半径为R的匀速圆周运动转过半圈的过程中，下列关于绳对小球做功情况的叙述中正确的是（ ）图1A、绳对小球没有力的作用，所以绳对小球没做功B、绳对小球有拉力作用,但小球没发生位移，所以绳对小球 没 做功C、绳对小球有沿绳方向的拉力，小球在转过半圈的过程中的位移 为水平方向的2R，所以绳对小球做了功D、以上说法都不对2、（2012上海卷）位于水平面上的物体在水平恒力F1作用下，做速度 为v1的匀速运动；若作用力变为斜面上的恒力F2，物体做速度为v2的匀速运动，且F1与F2功率相同。则可能有( )A、F2F1，v1v2 B、F2F1，v1v2C、F2F1，v1v2 D、F2F1，v1v2 （二）机车启动问题3、某兴趣小组对一辆自制遥控小车的性能进行研究，他们让这辆小车在水平的直轨道上由静止开始运动，并将小车运动的全过程记录下来，通过处理转化为图象，如图所示（除2s10s时间段内的图象为曲线外，其余时间段图象均为直线）已知小车运动的过程中，2s14s时间段内小车的功率保持不变，在14s末停止遥控而让小车自由滑行小车的质量为1kg，可认为在整个过程中小车所受到的阻力大小不变求：（1）小车所受到的阻力大小及02s时间内电动机提供的牵引 力大小（2）小车匀速行驶阶段的功率（3）小车在010s运动过程中位移的大小（三）动能定理及其应用 4、（2011年高考江苏理综卷）如图所示，演员正在进行杂技表演。由图可估算出他将一只鸡蛋抛出的过程中对鸡蛋所做的功最接近于( )A、0.3J B、3J C、30J D、300J 5如图所示，质量为m的物块与转台之间能出现的最大静摩擦力为物 块重力的k倍，物块与转轴OO相距R，物块随转台由静止开始转动，当转速增加到一定值时，物块即将在转台上滑动，在物块由静止到滑动前的这一过程中，转台的摩擦力对物块做的功为()A、0 B、2kmgRC、2kmgR D.、kmgR6、如图所示，竖直平面内的轨道ABCD由水平轨道AB与光滑的四分之一圆弧轨道CD组成，AB恰与圆弧CD在C点相切，轨道固定在水平面上。一个质量为m的小物块（可视为质点）从轨道的A端以初动能E冲上水平轨道AB，沿着轨道运动，由DC弧滑下后停在水平轨道AB的中点。已知水平轨道AB长为L。求：（1）小物块与水平轨道的动摩擦因数（2）为了保证小物块不从轨道的D端离开轨道，圆弧轨道的半径R至少是多大？（3）若圆弧轨道的半径R取第（2）问计算出的最小值，增大小物块的初动能，使得小物块冲上轨道后可以达到最大高度是1.5R处，试求物块的初动能并分析物块能否停在水平轨道上。如果能，将停在何处？如果不能，将以多大速度离开水平轨道？（四）机械能守恒定律的应用7、如图所示，斜面置于光滑水平地面上，其光滑斜面上有一物体由静止下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是()A、物体的重力势能减少，动能增加B、斜面的机械能不变C、斜面对物体的作用力垂直于接触面，不对物体做功D、物体和斜面组成的系统机械能守恒8、长为L的均匀链条，放在光滑的水平桌面上，且使其长度的1/4垂在桌边，如图所示，松手后链条从静止开始沿桌边下滑，则链条滑至刚刚离开桌边时的速度大小为多大？9、（2012上海卷）如图，可视为质点的小球A、B用不可伸长的细软轻线连接，跨过固定在地面上半径为R有光滑圆柱，A的质量为B的两倍。当B位于地面时，A恰与圆柱轴心等高。将A由静止释放，B上升的最大高度是（）A、2R B、5R/3C、4R/3D、2R/3 （四）灵活应用功能关系解题OBR2RRPA10、（2012安徽卷）如图所示，在竖直平面内有一半径为的圆弧轨道，半径水平、竖直，一个质量为的小球自的正上方点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点时恰好对轨道没有压力。已知=2,重力加速度为，则小球从到的运动过程中 （ ）A、重力做功 B、机械能减少 C、合外力做功 D、克服摩擦力做功 11、如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终以速度v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为，物体最后能与传送带保持相对静止对于物体从开始释放到与传送带相对静止这一过程，下列说法正确的是() A、电动机多做的功为mv2 B、摩擦力对物体做的功为mv2 C、传送带克服摩擦力做的功为mv2 D、电动机增加的功率为mgv （五）机械能与能量守恒的综合应用12、如图所示，水平桌面上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点水平桌面右侧有一竖直放置的光滑轨道MNP，其形状为半径R0.8m的圆环剪去了左上角135的圆弧，MN为其竖直直径，P点到桌面的竖直距离也是R.用质量m10.4 kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后弹簧恢复原长时物块恰停止在B点用同种材料、质量为m20.2 kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点释放，物块过B点后其位移与时间的关系为x6t2t2，物块飞离桌面后由P点沿切线落入圆轨道g10m/s2，求：(1)BP间的水平距离；(2)判断m2能否沿圆轨道到达M点；(3)释放后m2运动过程中克服摩擦力做的功（六）功能关系、能量守恒与电磁学的综合应用E+Q d c a bfeo13、如图所示匀强电场E的区域内，在O点处放置一点电荷 +Q， a、b、c、d、 e、f为以O点为球心的球面上的点，aecf平面与电场平行，bedf平面与电场垂直，则下列说法中正确的是（ ）A、 b、d两点的电场强度相同 B、 a点的电势等于f点的电势C、点电荷+q在球面上任意两点之间移动时， 电场力一定做功 D、将点电荷+q在球面上任意两点之间移动，从球面上a点移动到c点的电势能变化量一定最大 14、如图所示，两根光滑金属导轨，平行放置在倾角为的斜面上，导轨下端接有阻值为R的电阻，导轨导轨不计，斜面处于竖直向上的磁场中，金属棒ab受到沿斜面向上且与金属棒垂直的恒力F的作用而沿导轨匀速下滑，则它在下滑过程中以下说法正确的是（ ）A电阻上的焦耳热等于克服安培力做的功B重力与恒力F做功的和等于电阻上的焦耳热C若没有外力F做功，电阻上的发热功率将增大D重力与恒力F做的总功等于克服安培力做功和电阻上焦耳热两者的和 15、如图所示，MN是一固定在水平地面上足够长的绝缘平板（左侧有挡板），整个空间有平行于平板向右、场强为E=2N/C的匀强电场，在板上C点的左侧有一个垂直于纸面向外、磁感应强度为B=1T的匀强磁场，一个质量为m=4103kg、带负电的小物块，带电量q=102C，从C点由静止开始向左先做加速运动再做匀速运动. 当物体碰到左端挡板后被弹回，若在碰撞瞬间将电场改为竖直向下，大小不变. 小物块返回时在磁场中恰做匀速运动，已知平板MC部分的长度为L=5m，物块与平板间的动摩擦因数为=0.2，求： （1）小物块向左运动过程中克服摩擦力做的功Wf； （2）小物块与左端挡板碰撞过程损失的机械能E； （3）小物块从与 左挡板碰后到最终静止所用时间t； （4）整个过程中由于摩擦产生的热量Q. （七）实验 16、在“探究恒力做功与动能改变的关系”实验中，某实验小组采用如图甲所示的装置实验步骤如下： 把纸带的一端固定在小车的后面，另一端穿过打点计时器 改变木板的倾角，以重力的一个分力平衡小车及纸带受到的摩擦力 用细线将木板上的小车通过一个定滑轮与悬吊的砂桶相连 接通电源，放开小车，让小车拖着纸带运动，打点计时器就在纸带上打下一系列的点 测出s、s1、s2(如图乙所示)，查得打点周期为T (1)判断重力的一个分力是否已与小车及纸带受到的摩擦力平衡的直接证据是_ (2)本实验还需直接测量的物理量是：_. (并用相应的符号表示) (3)实验时为了保证滑块受到的合力与砂和砂桶的总重力大小基本相等，砂和砂桶的总质量应满足的实验条件是_(4)探究结果的表达式是_(用相应的符号表示) 17、某同学利用如图所示的实验装置验证机械能守恒定律弧形轨道末端水平，离地面的高度为H.将钢球从轨道的不同高度h处由静止释放，钢球的落点距轨道末端的水平距离为s.(1)若轨道完全光滑，s2与h的理论关系应满足s2_(用H、h表示)(2)该同学经实验测量得到一组数据，如下表所示：h(101 m)2.003.004.005.006.00s2(101 m2)2.623.895.206.537.78请在图示的坐标纸上作出s2h关系图(3)对比实验结果与理论计算得到的s2h关系图线(图中已画出)，自同一高度静止释放的钢球，水平抛出的速率_(填“小于”或“大于”)理论值(4)从s2h关系图线中分析得出钢球水平抛出的速率偏差十分显著，你认为造成上述偏差的可能原因是 22、某同学利用竖直上