2019-2020年高考物理二輪復習 題能演練 專題2 功和能 2.1 功、功率和動能定理（含解析）.doc

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2019-2020年高考物理二輪復習 題能演練 專題2 功和能 2.1 功、功率和動能定理（含解析）1(xx北京理綜)如圖所示，彈簧的一端固定，另一端連接一個物塊，彈簧質(zhì)量不計物塊(可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為m，在水平桌面上沿x軸運動，與桌面間的動摩擦因數(shù)為.以彈簧原長時物塊的位置為坐標原點O，當彈簧的伸長量為x時，物塊所受彈簧彈力大小為Fkx，k為常量(1)請畫出F隨x變化的示意圖；并根據(jù)Fx圖象求物塊沿x軸從O點運動到位置x的過程中彈力所做的功(2)物塊由x1向右運動到x3，然后由x3返回到x2，在這個過程中，a求彈力所做的功，并據(jù)此求彈性勢能的變化量；b求滑動摩擦力所做的功，并與彈力做功比較，說明為什么不存在與摩擦力對應的“摩擦力勢能”的概念答案：(1)見解析圖kx2(2)a.kxkxkxkxbmg(2x3x1x2)見解析解析：(1)Fx圖象如圖所示物塊沿x軸從O點運動到位置x的過程中，彈力做負功；Fx圖線下的面積等于彈力做功大小彈力做功WTkxxkx2.(2)a.物塊由x1向右運動到x3的過程中，彈力做功WT1(kx1kx3)(x3x1)kxkx物塊由x3向左運動到x2的過程中，彈力做功WT2(kx2kx3)(x3x2)kxkx整個過程中，彈力做功WTWT1WT2kxkx彈性勢能的變化量EpWTkxkxb整個過程中，摩擦力做功Wfmg(2x3x1x2)與彈力做功比較，彈力做功與x3無關(guān)，即與實際路徑無關(guān)，只與始末位置有關(guān)，所以，我們可以定義一個由物體之間的相互作用力(彈力)和相對位置決定的能量彈性勢能而摩擦力做功與x3有關(guān)，即與實際路徑有關(guān)，所以，不可以定義與摩擦力對應的“摩擦力勢能”2.(xx江蘇單科) 一轉(zhuǎn)動裝置如圖所示，四根輕桿OA、OC、AB和CB與兩小球及一小環(huán)通過鉸鏈連接，輕桿長均為l，球和環(huán)的質(zhì)量均為m，O端固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上套在轉(zhuǎn)軸上的輕質(zhì)彈簧連接在O與小環(huán)之間，原長為L.裝置靜止時，彈簧長為L.轉(zhuǎn)動該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速，小環(huán)緩慢上升彈簧始終在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦和空氣阻力，重力加速度為g.求：(1)彈簧的勁度系數(shù)k；(2)AB桿中彈力為零時，裝置轉(zhuǎn)動的角速度0；(3)彈簧長度從L緩慢縮短為L的過程中，外界對轉(zhuǎn)動裝置所做的功W.答案：(1)(2) (3)mgL解析：(1)裝置靜止時，設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F1、T1，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為1.小環(huán)受到彈簧的彈力F彈1k小環(huán)受力平衡，F(xiàn)彈1mg2T1cos 1小球受力平衡，F(xiàn)1cos 1T1cos 1mgF1sin 1T1sin 1解得k.(2)設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F2、T2，OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為2，彈簧長度為x.小環(huán)受到彈簧的彈力F彈2k(xL)小環(huán)受力平衡，F(xiàn)彈2mg，得xL對小球，F(xiàn)2cos 2mgF2sin 2mlsin 2且cos 2解得0 .(3)彈簧長度為L時，設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F3、T3，OA桿與彈簧的夾角為3.小環(huán)受到彈簧的彈力F彈3kL小環(huán)受力平衡，2T3cos 3mgF彈3，且cos 3對小球，F(xiàn)3cos 3T3cos 3mgF3sin 3T3sin 3mlsin 3解得3 整個過程彈簧彈性勢能變化為零，則彈力做的功為零，由動能定理Wmg2mg2m(3lsin 3)2解得WmgL.規(guī)律探尋1以上題目均以彈簧連接的系統(tǒng)為物理情景，是考查變力做功問題及能量轉(zhuǎn)化問題極好的題材；考查的知識點有：彈力的計算，圓周運動、牛頓第二定律以及動能定理的應用2彈簧的彈力在彈性限度內(nèi)與長度成正比，求解彈力做功的問題時除用動能定理外，還可用Wx計算考題預測(多選)如圖所示，勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上，另一端與置于水平面上質(zhì)量為m的物體接觸(未連接)，彈簧水平且無形變用水平力F緩慢推動物體，在彈性限度內(nèi)彈簧長度被壓縮了x0，此時物體靜止撤去F后，物體開始向左運動，運動的最大距離為4x0.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為，重力加速度為g.則()A撤去F后，物體先做勻加速運動，再做勻減速運動B撤去F后，物體剛運動時的加速度大小為gC物體做勻減速運動的時間為2D物體開始向左運動到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為mg答案：BD解析：撤去F后，在物體離開彈簧的過程中，彈簧彈力是變力，物體先做變加速運動，離開彈簧之后做勻減速運動，選項A錯誤；剛開始時，由kx0mgma可知，選項B正確；物體離開彈簧之后做勻減速運動，減速時間滿足3x0，a1g，則t，選項C錯誤；速度最大時合力為零，此時彈簧彈力Fmgkx，x，所以物體開始向左運動到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為Wfmg(x0x)mg，選項D正確