高考物理命题潜规则解密专项20功能关系Word文件下载.docx
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A、在有阻力作用的情况下,物体重力势能的减少不等于重力对物体所做的功
B、合力对物体所做的功等于物体动能的改变量
C、物体的重力势能是物体与地球之间的相互作用能,其大小与势能零点的选取有关
D、运动物体动能的减少量一定等于其重力势能的增加量
典例2〔16分〕〔2018年重庆理综第23题〕题23图所示为一种摆式摩擦因数测量仪,可测量轮胎与地面间动摩擦因数,基主要部件有:
底部固定有轮胎橡胶片的摆锤和连接摆锤的轻质细杆。
摆锤的质量为M,细杆可绕轴O在竖直平面内自由转动,摆锤重心到O点距离为L。
测量时,测量仪固定于水平地面,将摆锤从与O等高的位置处静止释放。
摆锤到最低点附近时,橡胶片紧压地面擦过一小段距离S〔S《L〕,之后继续摆至与竖直方向成θ角的最高位置。
假设摆锤对地面的压力可视为大小为F的恒力,重力加速度为G,求
〔1〕摆锤在上述过程中损失的机械能;
〔2〕在上述过程中摩擦力对摆锤所做的功;
〔3〕橡胶片与地面之间的动摩擦因数。
典例3.〔16分〕〔2018年江苏物理第14题〕某缓冲装置的理想模型如下图,劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连,轻杆可在固定的槽内移动,与槽间的滑动摩擦力恒为F。
轻杆向右移动不超过L时,装置可安全工作。
一质量为M的小车假设以速度V0撞击弹簧,将导致轻杆向右移动L/4,轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力,且不计小车与地面的摩擦。
〔1〕假设弹簧的劲度系数为K,求轻杆开始移动时,弹簧的压缩量X;
〔2〕求为使装置安全工作,允许该小车撞击的最大速度VM;
〔3〕讨论在装置安全工作时,该小车弹回速度V'
和撞击速度V的关系。
典例4〔2017山东理综第22题〕如图11所示,倾角(=30°
的粗糙斜面固定在地面上,长为L、质量为M、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上,其上端与斜面顶端齐平。
用细线将物块与软绳相连,物块由静止释放后向下运动,直到
软绳刚好全部离开斜面〔此时物块未到达地面〕在此过程中
A、物块的机械能逐渐增加
B、软绳的重力势能共减少了MGL/4
C、物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功
D、软绳的重力势能的减少小于软绳动能的增加与软绳克服摩擦力所做的功之和
典例5.〔2007年高考海南物理第9题〕如图,卷扬机的绳索通过定滑轮用力F拉位于粗糙斜面上的木箱,使之沿斜面加速向上移动。
在移动过程中,以下说法正确的选项是CD
A.F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服摩擦力所做的功之和
B.F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和
C.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力势能
D.F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克服摩擦力做的功之和
考查方式二综合其它知识考查动能定理
【命题分析】综合牛顿运动定律、竖直面内的圆周运动等其它知识考查动能定理的试题,难度一般较大。
典例6.〔15分〕〔2018年山东理综第22题〕如下图,一工件置于水平地面上,其AB段为一半径R=1.0M的光滑圆弧轨道,BC段为一长度L=0.5M的粗糙水平轨道,二者相切与B点,整个轨道位于同一竖直平面内,P点为圆弧轨道上的一个确定点。
一可视为质点的物块,其质量M=0.2KG,与BC间的动摩擦因数μ1=0.4。
工件质量M=0.8KG,与地面间的动摩擦因数μ2=0.1。
〔取G=10M/S2〕
〔1〕假设工件固定,将物块由P点无初速度释放,滑至C点时恰好静止,求P、C两点间的高度差H。
〔2〕假设将一水平恒力F作用于工件,使物块在P点与工件保持相对静止,一起向左做匀加速直线运动。
①求F的大小
②当速度时,使工件立刻停止运动〔即不考虑减速的时间和位移〕,物块飞离圆弧轨道落至BC段,求物块的落点与B点间的距离。
典例7〔2017安徽理综卷第24题〕过山车是游乐场中常见的设施。
下图是一种过山车的简易模型,它由水平轨道和在竖直平面内的三个圆形轨道组成,B、C、D分别是三个圆形轨道的最低点,B、C间距与C、D间距相等,半径
、
。
一个质量为
KG的小球〔视为质点〕,从轨道的左侧A点以
的初速度沿轨道向右运动,A、B间距
M。
小球与水平轨道间的动摩擦因数
,圆形轨道是光滑的。
假设水平轨道足够长,圆形轨道间不相互重叠。
重力加速度取
,计算结果保留小数点后一位数字。
试求
〔1〕小球在经过第一个圆形轨道的最高点时,轨道对小球作用力的大小;
〔2〕如果小球恰能通过第二圆形轨道,B、C间距
应是多少;
〔3〕在满足〔2〕的条件下,如果要使小球不能脱离轨道,在第三个圆形轨道的设计中,半径
应满足的条件;
小球最终停留点与起点
的距离。
【2018模拟题精选训练题】
1、〔2018年5月江西重点中学协作体第三次联考〕如下图,在粗糙的水平面上,质量相等的两个物体A、B间用一轻质弹簧相连组成系统。
且该系统在水平拉力F作用下以相同加速度保持间距不变一起做匀加速直线运动,当它们的总动能为2EK时撤去水平力F,最后系统停止运动。
不计空气阻力,认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力,从撤去拉力F到系统停止运动的过程中〔〕
A、外力对物体A所做总功的绝对值等于EK
B、物体A克服摩擦阻力做的功等于EK
C、系统克服摩擦阻力做的功可能等于系统的总动能2EK
D、系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减小量
1.答案:
AD解析:
当它们的总动能为2EK时,物体A动能为EK,撤去水平力F,最后系统停止运动,外力对物体A所做总功的绝对值等于EK,选项A正确B错误;
由于二者之间有弹簧,弹簧具有弹性势能,根据功能关系,系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减小量,选项D正确C错误。
2.〔2018江苏省启东中学考前辅导题〕将三个木板1、2、3固定在墙角,木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形,如下图,其中1与2底边相同,2和3高度相同。
现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放,并沿斜面下滑到底端,物块与木板之间的动摩擦因数μ均相同。
在这三个过程中,以下说法正确的选项是
A、沿着1和2下滑到底端时,物块的速度不同;
沿着2和3下
滑到底端时,物块的速度相同
B、沿着1下滑到底端时,物块的速度最大
C、物块沿着3下滑到底端的过程中,产生的热量是最多的
D、物块沿着1和2下滑到底端的过程,产生的热量是一样多的
3、〔2018年3月江西南昌一模〕一质量为M的带电小球,在竖直方向的匀强电场中以水平速度抛出,小球的加速度大小为
G,阻力不计,关于小球在下落H的过程中能量的变化,以下说法中正确的选项是
A、动能增加了
MGH
B、电势能增加了
C、机械能减少了
D、重力势能减少了
3〔15分〕〔2018年4月江苏昆山市模拟〕如图甲,ABC为竖直放置的半径为0.1M的半圆形轨道,在轨道的最低点和最高点A、C各安装了一个压力传感器,可测定小球在轨道内侧,通过这两点时对轨道的压力FA和FC、质量为0.1KG的小球,以不同的初速度V冲入ABC轨道、〔G取10M/S2〕
〔1〕假设FC和FA的关系图线如图乙所示,求:
当
时小球滑经A点时的速度
,以及小球由A滑至C的过程中损失的机械能;
〔2〕假设轨道ABC光滑,小球均能通过C点、试推导FC随FA变化的关系式,并在图丙中画出其图线、
4、〔16分〕〔2018年5月南京、盐城三模〕如下图,有一个可视为质点的质量为M=1KG的小物块,从光滑平台上的A点以V0=3M/S的初速度水平抛出,到达C点时,恰好沿C点的切线方向进入固定在水平地面上的光滑圆弧轨道,最后小物块滑上紧靠轨道末端D点的质量为M=3KG的长木板、木板上表面与圆弧轨道末端切线相平,木板下表面与水平地面之间光滑,小物块与长木板间的动摩擦因数μ=0.3,圆弧轨道的半径为R=0.5M,C点和圆弧的圆心连线与竖直方向的夹角θ=53°
,不计空气阻力,取重力加速度为G=10M/S2.求:
⑴AC两点的高度差;
⑵小物块刚要到达圆弧轨道末端D点时对轨道的压力;
⑶要使小物块不滑出长木板,木板的最小长度、
〔SIN53°
=0.8,COS53°
=0.6〕
5、〔16分〕(2018年5月浙江名校新高考联盟第二次联考)飞机假设仅依靠自身喷气式发动机推力起飞需要较长的跑道,某同学设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离,他的设计思想如下:
如下图,航空母舰的水平跑道总长L=180M,其中电磁弹射器是一种长度为L1=120M的直线电机,这种直线电机从头至尾可以提供一个恒定的牵引力
一架质量为M=2.0×
104KG的飞机,其喷气式发动机可以提供恒定的推力F推=1.2×
105N。
考虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关,假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的0.05倍,在后一阶段的平均阻力为飞机重力的0.2倍。
飞机离舰起飞的速度V=100M/S,航母处于静止状态,飞机可视为质量恒定的质点。
请你求出〔计算结果均保留两位有效数字〕。
〔1〕飞机在后一阶段的加速度大小;
〔2〕电磁弹射器的牵引力F牵的大小;
〔3〕电磁弹射器输出效率可以达到80%,那么每弹射这样一架飞机电磁弹射器需要消耗多少能量。
6、〔15分〕〔2018年2月山东潍坊重点中学联考〕如下图,用内壁光滑的薄壁细管弯成的“S”形轨道固定于竖直平面内,弯曲部分是由两个半径均为R=0.2M的半圆平滑对接而成(圆的半径远大于细管内径)、轨道底端A与水平地面相切,顶端与一个长为L=0.9M的水平轨道相切B点、一倾角为θ=37°
的倾斜轨道固定于右侧地面上,其顶点D与水平轨道的高度差为H=0.45M,并与其它两个轨道处于同一竖直平面内、一质量为M=0.1KG的小物体(可视为质点)在A点被弹射入“S”形轨道内,沿轨道ABC运动,并恰好从D点以平行斜面的速度进入斜轨道、小物体与BC段间的动摩擦因数μ=0.5、(不计空气阻力,G取10M/S2、SIN37°
=0.6,COS37°
=0.8)
(1)小物体从B点运动到D点所用的时间;
(2)小物体运动到B点时对“S”形轨道的作用力大小和方向;
(3)小物体在A点的动能、
QQ显微镜:
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