(通用版)高三物理二輪復(fù)習(xí) 第2部分 考前回扣 倒計(jì)時(shí)第7天 功能關(guān)系和能量守恒用書-人教版高三物理試題

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1、倒計(jì)時(shí)第7天 功能關(guān)系和能量守恒 A.主干回顧 B.精要檢索 1.恒力做功的計(jì)算式 W=Flcos α(α是F與位移l方向的夾角). 2.恒力所做總功的計(jì)算 W總=F合lcos α或W總=W1+W2+……. 3.計(jì)算功率的兩個(gè)公式 P=或P=Fvcos α. 4.動(dòng)能定理 W總=Ek2-Ek1. 5.機(jī)車啟動(dòng)類問題中的“臨界點(diǎn)” (1)全程最大速度的臨界點(diǎn)為:F阻=. (2)勻加速運(yùn)動(dòng)的最后點(diǎn)為-F阻=ma;此時(shí)瞬時(shí)功率等于額定功率P額. (3)在勻加速過(guò)程中的某點(diǎn)有:-F阻=ma. (4)在變加速運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的某點(diǎn)有-F阻=ma2. 6.重力勢(shì)能 Ep=m

2、gh(h是相對(duì)于零勢(shì)能面的高度) 7.機(jī)械能守恒定律的三種表達(dá)方式 (1)始末狀態(tài):mgh1+mv=mgh2+mv. (2)能量轉(zhuǎn)化:ΔEk(增)=ΔEp(減). (3)研究對(duì)象:ΔEA=-ΔEB. 8.幾種常見的功能關(guān)系 做功 能量變化 功能關(guān)系 重力做功 重力勢(shì)能變化ΔEp WG=-ΔEp 彈力做功 彈性勢(shì)能變化ΔEp WFN=-ΔEp 合外力做功W合 動(dòng)能變化ΔEk W合=ΔEk 除重力和彈力之外其他力做功W其 機(jī)械能變化ΔE W其=ΔE 滑動(dòng)摩擦力與介質(zhì)阻力做功Ffl相對(duì) 系統(tǒng)內(nèi)能變化ΔE內(nèi) Ffl相對(duì)=ΔE內(nèi) 電場(chǎng)力做功WAB=qUAB

3、 電勢(shì)能變化ΔEp WAB=-ΔEp 電流做功W=UIt 電能變化ΔE W=-ΔE 9.應(yīng)用動(dòng)能定理的情況 (1)動(dòng)能定理的計(jì)算式為標(biāo)量式,不涉及方向問題,在不涉及加速度和時(shí)間的問題時(shí),可優(yōu)先考慮動(dòng)能定理. (2)動(dòng)能定理的研究對(duì)象是單一物體,或者可以看成單一物體的物體系. (3)動(dòng)能定理既適用于物體的直線運(yùn)動(dòng),也適用于曲線運(yùn)動(dòng);既適用于恒力做功,也適用于變力做功,力可以是各種性質(zhì)的力,既可以同時(shí)作用,也可以分段作用. (4)若物體運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中包含幾個(gè)不同過(guò)程,應(yīng)用動(dòng)能定理時(shí),可以分段考慮,也可以視全過(guò)程為一整體來(lái)處理. C.考前熱身 1.(多選)如圖1所示,光滑水平面

4、上有一長(zhǎng)為L(zhǎng)的小車,在小車的一端放有一物體,在物體上施一水平恒力F,使它由靜止開始從小車的一端運(yùn)動(dòng)到另一端,設(shè)小車與物體之間的摩擦力為f,則(  ) 圖1 A.物體到達(dá)另一端時(shí)的動(dòng)能為(F-f)(s+L) B.物體到達(dá)另一端時(shí)小車的動(dòng)能為fs C.整個(gè)過(guò)程中消耗的機(jī)械能為fs D.物體克服摩擦力做功為fL AB [對(duì)物體運(yùn)用動(dòng)能定理可得(F-f)(s+L)=mv2,則A正確;對(duì)車運(yùn)用動(dòng)能定理可得fs=Mv2,則B正確;系統(tǒng)在整個(gè)過(guò)程中消耗的機(jī)械能等于滑動(dòng)摩擦力與相對(duì)位移的乘積,則整個(gè)過(guò)程中消耗的機(jī)械能為fL,C錯(cuò)誤;物體克服摩擦力所做的功為f(L+s),D錯(cuò)誤.] 2.一物塊

5、沿傾角為θ的斜面向上滑動(dòng),當(dāng)物塊的初速度為v時(shí),上升的最大高度為H,如圖2所示;當(dāng)物塊的初速度為2v時(shí),上升的最大高度記為h.重力加速度大小為g.物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ和h分別為(  ) 圖2 A.tan θ和2H B.tan θ和4H C.tan θ和2H D.tan θ和4H D [物塊以初速度v上升的過(guò)程,由動(dòng)能定理可得-mgH-μmgcos θ·=0-mv2;以初速度2v上升的過(guò)程,由動(dòng)能定理可得-mgh-μmgcos θ·=0-m(2v)2,聯(lián)立解得μ=tan θ,h=4H,選項(xiàng)D正確.] 3.140 kg的玉兔號(hào)月球車采用輪式方案在月球的平整表面前進(jìn)(所受摩擦

6、力按滑動(dòng)摩擦力計(jì)算),通過(guò)光照自主進(jìn)行工作.若車輪與月球地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.5,月球表面的重力加速度為g=1.6 m/s2,現(xiàn)在正以最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng),前進(jìn)100 m用時(shí)30 min.則月球車提供的動(dòng)力功率為(  ) A.P=1.1×102 W B.P=16.2 W C.P=81 W D.P=6.2 W D [玉兔號(hào)月球車以最大速度做勻速直線運(yùn)動(dòng)時(shí)所受的摩擦力等于前進(jìn)提供的動(dòng)力,由力平衡得:F=μmg,解得F=112 N,平均速度v== m/s= m/s,P=Fv,解得P=6.2 W,故D正確.] 4.如圖3所示,在豎直平面內(nèi)有一半徑為R的圓弧軌道,半徑OA水平,OB豎直.

7、一質(zhì)量為m的小球自A點(diǎn)正上方的P點(diǎn)由靜止開始自由下落,小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)軌道沒有壓力.已知AP=2R,重力加速度為g,則小球從P到B的運(yùn)動(dòng)過(guò)程中(  ) 圖3 A.重力做功2mgR B.機(jī)械能減少mgR C.合外力做功mgR D.克服摩擦力做功mgR D [重力做功與路徑無(wú)關(guān),只與初、末位置有關(guān),故小球從P到B的過(guò)程中,重力做的功為WG=mgR,選項(xiàng)A錯(cuò)誤;小球沿軌道到達(dá)最高點(diǎn)B時(shí)恰好對(duì)軌道沒有壓力,根據(jù)牛頓第二定律,有mg=m,解得vB=,從P到B過(guò)程,重力勢(shì)能的減少量為mgR,動(dòng)能的增加量為mv=,故機(jī)械能的減少量為mgR-=,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;小球從P到B的過(guò)程中,合外

8、力做的功等于動(dòng)能的增加量,即為,選項(xiàng)C錯(cuò)誤;從P到B的過(guò)程中,小球克服摩擦力做的功等于機(jī)械能的減少量,即為,選項(xiàng)D正確.] 5.(多選)如圖4所示,質(zhì)量分別為m和2m的兩個(gè)小球A和B,中間用長(zhǎng)為2L的輕桿相連,在桿的中點(diǎn)O處有一固定水平轉(zhuǎn)動(dòng)軸,把桿置于水平位置后由靜止釋放,在B球沿順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)到最低位置的過(guò)程中(  ) 圖4 A.A、B兩球的角速度大小始終相等 B.重力對(duì)B球做功的瞬時(shí)功率一直增大 C.B球轉(zhuǎn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度大小為 D.桿對(duì)B球做正功,B球機(jī)械能不守恒 AC [A、B兩球用輕桿相連,角速度大小始終相等,選項(xiàng)A正確;桿在水平位置時(shí),重力對(duì)B球做功的瞬時(shí)功率為

9、零,桿在豎直位置時(shí),B球的重力和速度方向垂直,重力對(duì)B球做功的瞬時(shí)功率也為零,但在其他位置重力對(duì)B球做功的瞬時(shí)功率不為零,因此,重力對(duì)B球做功的瞬時(shí)功率先增大后減小,選項(xiàng)B錯(cuò)誤;設(shè)B球轉(zhuǎn)動(dòng)到最低位置時(shí)的速度為v,兩球角速度大小相等,轉(zhuǎn)動(dòng)半徑相等,所以兩球的線速度大小也相等,對(duì)A、B兩球和桿組成的系統(tǒng),由機(jī)械能守恒定律得,2mgL-mgL=(2m)v2+mv2,解得v=,選項(xiàng)C正確;B球的重力勢(shì)能減少了2mgL,動(dòng)能增加了mgL,機(jī)械能減少了,所以桿對(duì)B球做負(fù)功,選項(xiàng)D錯(cuò)誤.] 6.(多選)如圖5甲所示,質(zhì)量m=0.5 kg,初速度v0=10 m/s的物體,受到一個(gè)與初速方向相反的外力F的作用

10、,沿粗糙的水平面滑動(dòng),經(jīng)3 s后撤去外力,直到物體停止,整個(gè)過(guò)程物體的v-t圖象如圖乙所示,g取10 m/s2,則(  ) 圖5 A.物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1 B.0~2 s內(nèi)F做的功為-8 J C.0~7 s內(nèi)物體由于摩擦產(chǎn)生的熱量為25 J D.0~7 s內(nèi)物體滑行的總位移為29 m ABD [由圖象可知物體在3~7 s內(nèi)僅受摩擦力,做勻減速直線運(yùn)動(dòng),其加速度大小a=1 m/s2=μg,得物體與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1,A正確;計(jì)算0~7 s內(nèi)所圍面積可得物體滑行的總位移為x=29 m,D正確,0~7 s內(nèi)物體由于摩擦產(chǎn)生的熱量為Q=μmgx=14.5 J,C錯(cuò)誤

11、;0~2 s加速度大小a1=2 m/s2,由μmg+F=ma1可得F=0.5 N,0~2 s內(nèi)位移由面積可得x′=16 m,所以F做的功為W=-Fx′=-8 J,B正確.] 7.如圖6所示,在光滑水平地面上放置質(zhì)量為M=2 kg的長(zhǎng)木板,木板上表面與固定的豎直弧形軌道相切.一質(zhì)量m=1 kg的小滑塊自A點(diǎn)沿弧面由靜止滑下,A點(diǎn)距離長(zhǎng)木板上表面的高度h=0.6 m.滑塊在長(zhǎng)木板上滑行t=1 s后,和長(zhǎng)木板以共同速度v=1 m/s勻速運(yùn)動(dòng),g取10 m/s2.求: 圖6 (1)滑塊與木板間的摩擦力; (2)滑塊沿弧面下滑過(guò)程中克服摩擦力做的功; (3)滑塊自A點(diǎn)沿弧面由靜止滑下到與長(zhǎng)

12、木板共同運(yùn)動(dòng),產(chǎn)生的內(nèi)能是多少? 【導(dǎo)學(xué)號(hào):37162098】 【解析】 (1)滑塊在長(zhǎng)木板上滑行時(shí),對(duì)長(zhǎng)木板,根據(jù)牛頓第二定律有Ff=Ma1 由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式得v=a1t 代入數(shù)據(jù)解得Ff=2 N. (2)滑塊在長(zhǎng)木板上滑行時(shí),對(duì)滑塊,根據(jù)牛頓第二定律有-Ff=ma2 設(shè)滑塊滑上長(zhǎng)木板時(shí)的初速度為v0,則有v-v0=a2t 代入數(shù)據(jù)解得v0=3 m/s 滑塊沿弧面下滑的過(guò)程,由動(dòng)能定理得 mgh-Q1=mv-0 代入數(shù)據(jù)解得Q1=1.5 J. (3)滑塊在木板上滑行,t=1 s時(shí)長(zhǎng)木板的位移為 s1=a1t2 此過(guò)程中滑塊的位移為s2=v0t+a2t2 故滑塊相對(duì)木板滑行的距離為L(zhǎng)=s2-s1=1.5 m 所以Q2=Ff·L=3 J 則Q=Q1+Q2=4.5 J. 【答案】 (1)2 N (2)1.5 J (3)4.5 J

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