终身会员
搜索
    上传资料 赚现金
    英语朗读宝

    2021高考物理沪科版新课程一轮复习关键能力·题型突破5.4 功能关系 能量守恒定律

    立即下载
    加入资料篮
    2021高考物理沪科版新课程一轮复习关键能力·题型突破5.4 功能关系 能量守恒定律第1页
    2021高考物理沪科版新课程一轮复习关键能力·题型突破5.4 功能关系 能量守恒定律第2页
    2021高考物理沪科版新课程一轮复习关键能力·题型突破5.4 功能关系 能量守恒定律第3页
    还剩8页未读, 继续阅读
    下载需要20学贝 1学贝=0.1元
    使用下载券免费下载
    加入资料篮
    立即下载

    2021高考物理沪科版新课程一轮复习关键能力·题型突破5.4 功能关系 能量守恒定律

    展开

    温馨提示:    此套题为Word版,请按住Ctrl,滑动鼠标滚轴,调节合适的观看比例,答案解析附后。关闭Word文档返回原板块。关键能力·题型突破考点一 功能关系的理解及应用由能量变化分析做功【典例1(2017·全国卷Ⅲ)如图一质量为m长度为l的均匀柔软细绳PQ竖直悬挂。用外力将绳的下端Q缓慢地竖直向上拉起至MM点与绳的上端P相距l。重力加速度大小为g。在此过程中外力做的功为              世纪金榜导学号(  )A.mgl         B.mglC.mgl        D.mgl【解析】A。把Q点提到M点的过程中PM段软绳的机械能不变MQ段软绳的机械能的增量为ΔE=mg(-l)-mg(-l)=mgl由功能关系可知在此过程中外力做的功为W=mglA正确BCD错误。由做功分析能量变化【典例2(2018·全国卷Ⅰ)如图abc是竖直面内的光滑固定轨道ab水平长度为2Rbc是半径为R的四分之一圆弧ab相切于b点。一质量为m的小球始终受到与重力大小相等的水平外力的作用a点处从静止开始向右运动。重力加速度大小为g。小球从a点开始运动到其轨迹最高点机械能的增量为              世纪金榜导学号(  ) A.2mgR    B.4mgRC.5mgR    D.6mgR【解析】选C。设小球运动到c点的速度大小为vc,小球由a到c的过程,由动能定理得:F·3R-mgR=m,又F=mg,解得:=4gR。小球离开c点后,在水平方向做初速度为零的匀加速直线运动,竖直方向在重力作用下做匀减速直线运动,整个过程运动轨迹如图所示,由牛顿第二定律可知,小球离开c点后水平方向和竖直方向的加速度大小均为g,则由竖直方向的运动可知,小球从离开c点到其轨迹最高点所需的时间t=,小球在水平方向的位移为x=gt2,解得x=2R。小球从a点开始运动到其轨迹最高点的过程中,水平方向的位移大小为x+3R=5R,则小球机械能的增加量ΔE=F·5R=5mgR。功能关系的综合应用【典例3(多选)如图所示质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面其减速运动的加速度大小为g。此物体在斜面上能够上升的最大高度为h。则在这个过程中物体              (  )A.重力势能增加了mghB.机械能损失了mghC.动能损失了mghD.克服摩擦力做功mgh【解析】AB。加速度大小a=g=解得摩擦力Ff=mg物体在斜面上能够上升的最大高度为h所以重力势能增加了mghA项正确机械能损失了Ffx=mg·2h=mghB项正确动能损失量为克服合外力做功的大小ΔEk=F合外力·x=mg·2h=mghC项错误克服摩擦力做功mghD项错误。力学中几种常见的功能关系如下【加固训练】  如图甲为一个儿童电动小汽车的轨道传送接收装置,L=1 m的水平直轨道AB与半径均为0.4 m的竖直光滑螺旋圆轨道(OO为圆心,C为最高点)相切,BB分别为两个圆与水平轨道的切点,ODOB的夹角为60°,接收装置为高度可调节的平台,EF为平台上一条直线,OEF在同一竖直平面内,装置切面图可抽象为图乙模型。质量为0.6 kg的电动小汽车以额定功率P=6 W从起点A启动沿轨道运动一段时间(到达B点之前电动机停止工作),刚好能通过C,之后沿圆弧从B运动至D点后抛出,沿水平方向落到平台E,小汽车与水平直轨道AB的动摩擦因数为μ=0.2,其余轨道均光滑,g10 m/s2(空气阻力不计,小汽车运动过程中可视为质点) (1)求电动机工作时间。(2)要保证小汽车沿水平方向到达平台E,求平台调节高度HEB的水平位移x2(3)若抛出点D的位置可沿圆轨道调节,ODOB的夹角为θ,要保证小汽车沿水平方向到达平台E,写出平台的竖直高度H、平台落点到抛出点的水平位移x1、角度θ的关系方程。【解析】(1)小汽车刚好过最高的C,轨道对小汽车刚好无作用力,mg=   AC过程应用动能定理Pt-μmgL-2mgR=m-0,t=1.2 s(2)对从CD,应用机械能守恒定律,mg(R+Rsin 30°)+m=mvD=4 m/s,vDx=vDsin 30°=2 m/s,vDy=vDcos 30°=2 m/sDE看成逆向平抛运动vDy=gt,t=sh=gt2=0.6 m,H=h+R(1-cos 60°)=0.8 mx1=vDxt=0.4 mx2=x1+Rsin 60°=0.6 m1.04 m(3)DE看成逆向平抛运动,tan θ=2,H=h+R(1-cos θ)解得x1=答案:(1)1.2 s (2)0.8 m 1.04 m(3)x1=考点二 摩擦力做功与能量的关系【典例4(2019·开封模拟)如图所示,水平传送带在电动机带动下以速度v1=2 m/s 匀速运动,小物体PQ质量分别为0.2 kg0.3 kg,由通过定滑轮且不可伸长的轻绳相连,t=0时刻P放在传送带中点处由静止释放。已知P与传送带间的动摩擦因数为0.5,传送带水平部分两端点间的距离为4 m,不计定滑轮质量及摩擦,P与定滑轮间的绳水平,g10 m/s2              世纪金榜导学号(1)判断P在传送带上的运动方向并求其加速度大小;(2)P从开始到离开传送带水平端点的过程中,与传送带间因摩擦产生的热量;(3)P从开始到离开传送带水平端点的过程中,电动机多消耗的电能。【解析】(1)传送带给P的摩擦力f=μm1g=1 N小于Q的重力m2g=3 N,P将向左运动。根据牛顿第二定律,P:T-μm1g=m1aQ:m2g-T=m2a解得a==4 m/s2(2)从开始到末端:v2=2a,t=,=传送带的位移x=v1t,Q=μm1g=4 J(3)电动机多消耗的电能为克服摩擦力所做的功解法一:ΔE=W=μm1gx,ΔE=2 J解法二:ΔE+m2g=(m1+m2)v2+Q,ΔE=2 J考点三 能量守恒定律的应用【典例5轻质弹簧原长为2l,将弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放,当弹簧被压缩到最短时,弹簧长度为l。现将该弹簧水平放置,一端固定在A,另一端与物块P接触但不连接。AB是长度为5l的水平轨道,B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切,半圆的直径BD竖直,如图所示。物块PAB间的动摩擦因数μ=0.5。用外力推动物块P,将弹簧压缩至长度l,然后放开,P开始沿轨道运动。重力加速度大小为g              世纪金榜导学号(1)P的质量为m,P到达B点时速度的大小,以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点间的距离。(2)P能滑上圆轨道,且仍能沿圆轨道滑下,P的质量的取值范围。【解析】(1)依题意,当弹簧竖直放置,长度被压缩至l,质量为5m的物体的动能为零,其重力势能转化为弹簧的弹性势能。由机械能守恒定律可知,弹簧长度为l时的弹性势能为Ep=5mgl P到达B点时的速度大小为vB,由能量守恒定律得Ep=M+μMg·4l 联立①②,M=m并代入题给数据得vB= P能沿圆轨道运动到D,其到达D点时的向心力不能小于重力,P此时的速度大小v应满足-mg0 P滑到D点时的速度为vD。由机械能守恒定律得m=m+mg·2l 联立③⑤式得vD= vD满足式要求,P能运动到D,并从D点以速度vD水平射出。设P落回到轨道AB所需的时间为t,由运动学公式得2l=gt2              P落回到AB上的位置与B点之间的距离为s=vDt 联立⑥⑦⑧式得s=2l (2)为使P能滑上圆轨道,它到达B点时的速度不能小于零。由①②式可知5mgl>μMg·4l 要使P仍能沿圆轨道滑回,P在圆轨道上的上升高度不能超过半圆轨道的中点C。由机械能守恒定律有MMgl 联立①②⑩式得mM<m答案:(1) 2l (2)mM<m【多维训练】如图所示,一物体质量m=2 kg,在倾角为θ=37°的斜面上的A点以初速度v0=3 m/s下滑,A点距弹簧上端B的距离AB=4 m。当物体到达B后将弹簧压缩到C,最大压缩量BC=0.2 m,然后物体又被弹簧弹上去,弹到的最高位置为D,D点距AAD=3 m。挡板及弹簧质量不计,g10 m/s2,sin37°=0.6,:(1)物体与斜面间的动摩擦因数μ;(2)弹簧的最大弹性势能Epm【解析】(1)物体压缩弹簧后又被弹回,故弹簧弹性势能变化量为零AD过程,物体的动能及重力势能减少,内能增加,由能量守恒定律有:m+mglADsin37°=μmgcos37°(lAC+lCD)解得μ=0.52(2)AC过程,动能和重力势能减少,而弹性势能和内能增加,根据能量守恒定律得:m+mglACsin37°=Epm+μmglACcos37°解得最大弹性势能为Epm=24.5 J答案:(1)0.52 (2)24.5 J应用能量守恒定律解题的基本步骤【加固训练】  (多选)某汽车研发机构在汽车的车轮上安装了小型发电机,将减速时的部分动能转化并储存在蓄电池中,以达到节能的目的。某次测试中,汽车以额定功率行驶一段距离后关闭发动机,测出了汽车动能Ek与位移x的关系图象如图所示,其中是关闭储能装置时的关系图线,②是开启储能装置时的关系图线。已知汽车的质量为1 000 kg,设汽车运动过程中所受地面阻力恒定,空气阻力不计。根据图象所给的信息可求出              (  )A.汽车行驶过程中所受地面的阻力为1 000 NB.汽车的额定功率为80 kWC.汽车加速运动的时间为22.5 sD.汽车开启储能装置后向蓄电池提供的电能为5×105 J【解析】BD。由图线求所受阻力,ΔEkm=fΔx,f= N=2 000 N,A错误;Ekm=m可得,vm=40 m/s,所以P=fvm=80 kW,B正确;加速阶段,Pt-fx=ΔEk,t=16.25 s,C错误;根据能量守恒定律,并由图线可得,ΔE=Ekm-fx=8×105 J-2×103×150 J=5×105 J,D正确。 关闭Word文档返回原板块 

    • 精品推荐
    • 所属专辑
    欢迎来到教习网
    • 900万优选资源,让备课更轻松
    • 600万优选试题,支持自由组卷
    • 高质量可编辑,日均更新2000+
    • 百万教师选择,专业更值得信赖
    微信扫码注册
    qrcode
    二维码已过期
    刷新

    微信扫码,快速注册

    手机号注册
    手机号码

    手机号格式错误

    手机验证码 获取验证码

    手机验证码已经成功发送,5分钟内有效

    设置密码

    6-20个字符,数字、字母或符号

    注册即视为同意教习网「注册协议」「隐私条款」
    QQ注册
    手机号注册
    微信注册

    注册成功

    返回
    顶部
    Baidu
    map