高三物理二轮第四讲功能关系在力学中的应用Word格式.docx
- 文档编号:18624776
- 上传时间:2022-12-29
- 格式:DOCX
- 页数:14
- 大小:159.70KB
高三物理二轮第四讲功能关系在力学中的应用Word格式.docx
《高三物理二轮第四讲功能关系在力学中的应用Word格式.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高三物理二轮第四讲功能关系在力学中的应用Word格式.docx(14页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
1.恒力做功的公式:
W=Flcosα
2.功率
(1)平均功率:
P=
=F
cosα
(2)瞬时功率:
P=Fvcosα(α为F与v的夹角)
3.机车的启动问题
解决问题的关键是明确所研究的问题处在哪个阶段上,以及匀加速过程的最大速度v1和全程的最大速度vm的区别和求解方法.
(1)求v1:
由F-F阻=ma,可求v1=
.
(2)求vm:
由P=F阻vm,可求vm=
【典例1】一质量为1kg的质点静止于光滑水平面上,从t=0时刻起,第1秒内受到2N的水平外力作用,第2秒内受到同方向的1N的外力作用.下列判断正确的是( ).
A.0~2s内外力的平均功率是
WB.第2秒内外力所做的功是
J
C.第2秒末外力的瞬时功率最大D.第1秒内与第2秒内质点动能增加量的比值是
【预测1】某中学科技小组制作的利用太阳能驱动小车的装置.当太阳光照射到小车上方的光电板时,光电板中产生的电流经电动机带动小车前进.若质量为m的小车在平直的水泥路上从静止开始沿直线加速行驶,经过时间t前进的距离为s,且速度达到最大值vm.设这一过程中电动机的功率恒为P,小车所受阻力恒为F,那么这段时间内( ).
A.小车做匀加速运动B.小车受到的牵引力逐渐增大
C.小车受到的合外力所做的功为PtD.小车受到的牵引力做的功为Fs+
mv
【预测2】放在粗糙水平面上的物体受到水平拉力的作用,在0~6s内其速度与时间的图象和该拉力的功率与时间的图象分别如图甲、乙所示.下列说法正确的是( ).
A.0~6s内物体的位移大小为30mB.0~6s内拉力做的功为70J
C.合外力在0~6s内做的功与0~2s内做的功相等D.滑动摩擦力的大小为5N
考向二 动能定理的应用
【典例2】如图所示,水平路面CD的右侧有一长L1=2m的板M,一物块放在板M的最右端,并随板一起向左侧固定的平台运动,板M的上表面与平台等高.平台的上表面AB长s=3m,光滑半圆轨道AFE竖直固定在平台上,圆轨道半径R=0.4m,最低点与平台AB相切于A点.当板M的左端距离平台L=2m时,板与物块向左运动的速度v0=8m/s.当板与平台的竖直墙壁碰撞后,板立即停止运动,物块在板上滑动,并滑上平台.已知板与路面的动摩擦因数μ1=0.05,物块与板的上表面及轨道AB的动摩擦因数μ2=0.1,物块质量m=1kg,取g=10m/s2.
(1)求物块进入圆轨道时对轨道上的A点的压力;
(2)判断物块能否到达圆轨道的最高点E.如果能,求物块离开E点后在平台上的落点到A点的距离;
如果不能,则说明理由.
【预测3】如图所示,水平轨道上轻弹簧左端固定,弹簧处于自然状态时,其右端位于P点,现用一质量m=0.1kg的小物块(可视为质点)将弹簧压缩后释放,物块经过P点时的速度v0=16m/s,经过水平轨道右端Q点后恰好沿光滑半圆轨道的切线进入竖直固定的圆轨道,最后物块经轨道最低点A抛出后落到B点,若物块与水平轨道间的动摩擦因数μ=0.5,R=1.6m,P到Q的长度l=3.1m,A到B的竖直高度h=1.25m,取g=10m/s2.
(1)求物块到达Q点时的速度大小;
(2)判断物块经过Q点后能否沿圆周轨道运动;
(3)求物块水平抛出的位移大小.
【预测4】如图所示,在光滑水平地面上放置质量M=2kg的长木板,木板上表面与固定的竖直弧形轨道相切.一质量m=1kg的小滑块自A点沿弧面由静止滑下,A点距离长木板上表面高度h=0.6m.滑块在木板上滑行t=1s后,和木板以共同速度v=1m/s匀速运动,取g=10m/s2.求:
(1)滑块与木板间的摩擦力;
(2)滑块沿弧面下滑过程中克服摩擦力做的功;
(3)滑块相对木板滑行的距离及在木板上产生的热量.
考向三 机械能守恒定律的应用
【典例3】(2013·
浙江卷,23)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤,其示意图如图图中A、B、C、D均为石头的边缘点,O为青藤的固定点,h1=1.8m,h2=4.0m,x1=4.8m,x2=8.0m.开始时,质量分别为M=10kg和m=2kg的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上,当大猴发现小猴将受到伤害时,迅速从左边石头的A点水平跳至中间石头.大猴抱起小猴跑到C点,抓住青藤下端,荡到右边石头上的D点,此时速度恰好为零.运动过程中猴子均可看成质点,空气阻力不计,重力加速度g=10m/s2.求:
(1)大猴从A点水平跳离时速度的最小值;
(2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小;
(3)猴子荡起时,青藤对猴子的拉力大小.
【预测5】如图所示,劲度系数为k的轻质弹簧,一端系在竖直放置的半径为R的圆环顶点P,另一端系一质量为m的小球,小球穿在圆环上做无摩擦的运动.设开始时小球置于A点,弹簧处于自然状态,当小球运动到最低点时速率为v,对圆环恰好没有压力.下列分析正确的是( ).
A.从A到B的过程中,小球的机械能守恒
B.从A到B的过程中,小球的机械能减少
C.小球过B点时,弹簧的弹力为mg+m
D.小球过B点时,弹簧的弹力为mg+m
【预测6】如图所示,在竖直平面内有一固定光滑轨道,其中AB是长为R的水平直轨道,BCD是圆心为O、半径为R的
圆弧轨道,两轨道相切于B点.在外力作用下,一小球从A点由静止开始做匀加速直线运动,到达B点时撤除外力.已知小球刚好能沿圆轨道经过最高点C,重力加速度大小为g.求:
(1)小球在AB段运动的加速度的大小;
(2)小球从D点运动到A点所用的时间.
考向四 功能关系的应用
力学中常见的功能关系
【典例4】(2013·
江苏卷,9)如图所示,水平桌面上的轻质弹簧一端固定,另一端与小物块相连.弹簧处于自然长度时物块位于O点(图中未标出).物块的质量为m,AB=a,物块与桌面间的动摩擦因数为μ.现用水平向右的力将物块从O点拉至A点,拉力做的功为W.撤去拉力后物块由静止向左运动,经O点到达B点时速度为零.重力加速度为g.则上述过程中( ).
A.物块在A点时,弹簧的弹性势能等于W-
μmga
B.物块在B点时,弹簧的弹性势能小于W-
C.经O点时,物块的动能小于W-μmga
D.物块动能最大时弹簧的弹性势能小于物块在B点时弹簧的弹性势能
【预测7】有一块长木板P放在固定斜面上,木板上又放物体M,P、M之间有摩擦,斜面和木板间摩擦不计,以恒力F沿斜面向上拉木板P,使之由静止滑动一段距离x1,M只向上运动了x2,且x2<
x1.在此过程中,下列说法中正确的是( ).
A.外力F做的功等于P和M机械能的增量
B.P对M摩擦力做的功等于M机械能的增量
C.外力F做的功等于P和M机械能的增量与P克服摩擦力做的功之和
D.P对M摩擦力做的功等于M对P摩擦力做的功
【预测8】如图所示,甲、乙两种粗糙面不同的传送带,倾斜于水平地面放置,以同样恒定速率v向上运动.现将一质量为m的小物体(视为质点)轻轻放在A处,小物体在甲传送带上到达B处时恰好达到传送带的速率v,在乙传送带上到达离B竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v.已知B处离地面的高度皆为H.则在物体从A到B的过程中( ).
A.两种传送带与小物体之间的动摩擦因数相同
B.将小物体传送到B处,两种传送带消耗的电能相等
C.两种传送带对小物体做功相等
D.将小物体传送到B处,两种系统产生的热量相等
【真题与定位】做真题找规律准确定位
1.(2010·
新课标全国卷,16)(多选)如图所示,在外力作用下某质点运动的v-t图象为正弦曲线.从图中可以判断( ).
A.在0~t1时间内,外力做正功B.在0~t1时间内,外力的功率逐渐增大
C.在t2时刻,外力的功率最大D.在t1~t3时间内,外力做的总功为零
2.(2011·
新课标全国卷,16)(多选)一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水面上方的高台下落,到最低点时距水面还有数米距离.假定空气阻力可忽略,运动员可视为质点,下列说法正确的是( ).
A.运动员到达最低点前重力势能始终减小
B.蹦极绳张紧后的下落过程中,弹力做负功,弹性势能增加
C.蹦极过程中,运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒
D.蹦极过程中,重力势能的改变与重力势能零点的选取有关
3.(2013·
山东卷,16)(多选)如图所示,楔形木块abc固定在水平面上,粗糙斜面ab和光滑斜面bc与水平面的夹角相同,顶角b处安装一定滑轮.质量分别为M、m(M>
m)的滑块、通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接,轻绳与斜面平行.两滑块由静止释放后,沿斜面做匀加速运动.若不计滑轮的质量和摩擦,在两滑块沿斜面运动的过程中( ).
A.两滑块组成的系统机械能守恒B.重力对M做的功等于M动能的增加
C.轻绳对m做的功等于m机械能的增加D.两滑块组成系统的机械能损失等于M克服摩擦力做的功
4.(2013·
广东卷,19)(多选)如图,游乐场中,从高处A到水面B处有两条长度相同的光滑轨道,甲、乙两小孩沿不同轨道同时从A处自由滑向B处,下列说法正确的有( ).
A.甲的切向加速度始终比乙的大
B.甲、乙在同一高度的速度大小相等
C.甲、乙在同一时刻总能到达同一高度
D.甲比乙先到达B处
主要题型:
选择题、计算题
热点聚焦
(1)功、功率的理解及定量计算,往往与图象相结合
(2)动能定理的应用
(3)机械能守恒定律的应用
(4)滑动摩擦力做功情况下的功能关系问题
【方法与技巧】有方法有技巧胸有成竹
技法四 计算题解题技巧
审题技巧与策略
在审题过程中,要特别注意以下几个方面:
第一,题中给出什么.
第二,题中要求什么.
第三,题中隐含什么.
第四,怎样把物理情景转化为具体的物理条件
理解题意的具体方法是:
1.认真审题,捕捉关键词.如“最多”、“最大”、“最长”、“最短”、“刚好”、“瞬间”等.
2.认真审题,挖掘隐含条件.
3.审题过程要注意画好情境示意图,把物理图景转化为物理条件.
4.审题过程要建立正确的物理模型.
5.在审题过程中要特别注意题中的临界条件.
【典例】电动机通过一质量不计的轻绳用定滑轮吊起质量为8kg的物体.已知绳能承受的最大拉力为120N.电动机的输出功率可以调节,其最大功率为1200W.若将此物体由静止开始用最快方式上升90m(物体在吊高到接近90m时已开始以最大速度匀速上升),试求所需最短时间为多少?
(g取10m/s2)
【即学即练】(2013·
北京卷,23)蹦床比赛分成预备运动和比赛动作两个阶段.最初,运动员静止站在蹦床上;
在预备运动阶段,他经过若干次蹦跳,逐渐增加上升高度,最终达到完成比赛动作所需的高度;
此后,进入比赛动作阶段.
把蹦床简化为一个竖直放置的轻弹簧,弹力大小F=kx(x为床面下沉的距离,k为常量).质量m=50kg的运动员静止站在蹦床上,床面下沉x0=0.10m;
在预备运动中,假定运动员所做的总功W全部用于增加其机械能;
在比赛动作中,把该运动员视作质点,其每次离开床面做竖直上抛运动的腾空时间均为Δt=2.0s,设运动员每次落下使床面压缩的最大深度均为x1.取重力加速度g=10m/s2,忽略空气阻力的影响.
(1)求常量k,并在图2-4-14中画出弹力F随x变化的示意图;
(2)求在比赛动作中,运动员离开床面后上升的最大高度hm;
(3)借助F-x图象可以确定弹力做功的规律,在此基础上,求x1和W的值.
(在1~10题给出的四个选项中,第1~6题只有一项符合题目要求,第7~10题有多项符合题目要求.)
1.用一水平拉力使质量为m的物体从静止开始沿粗糙的水平面运动,物体的v-t图象如图2-4-15所示.下列表述正确的是( ).
A.在0~t1时间内拉力逐渐增大B.在0~t1时间内物体做曲线运动
C.在t1~t2时间内拉力的功率不为零D.在t1~t2时间内合外力做功为
mv2
2.(2013·
株洲市重点中学联考)A、B两物体的质量之比mA∶mB=2∶1,它们以相同的初速度v0在水平面上做匀减速直线运动,直到停止,其v-t图象如图所示.那么,A、B两物体所受摩擦阻力之比FA∶FB与A、B两物体克服摩擦阻力做的功之比WA∶WB分别为( ).
A.2∶1,4∶1B.4∶1,2∶1
C.1∶4,1∶2D.1∶2,1∶4
3.用竖直向上大小为30N的力F,将2kg的物体由沙坑表面静止抬升1m时撤去力F,经一段时间后,物体落入沙坑,测得落入沙坑的深度为20cm.若忽略空气阻力,g取10m/s2.则物体克服沙坑的阻力所做的功为( ).
A.20JB.24J
C.34JD.54J
4.光滑水平地面上叠放着两个物体A和B,如图2-4-17所示.水平拉力F作用在物体B上,使A、B两物体从静止出发一起运动.经过时间t,撤去拉力F,再经过时间t,物体A、B的动能分别设为EA和EB,在运动过程中A、B始终保持相对静止.以下有几个说法正确的是( ).
A.EA+EB等于拉力F做的功
B.EA+EB小于拉力F做的功
C.EA等于拉力F和摩擦力对物体A做功的代数和
D.EA大于撤去拉力F前摩擦力对物体A做的功
5.质量为1kg的物体静止于光滑水平面上.t=0时刻起,物体受到向右的水平拉力F作用,第1s内F=2N,第2s内F=1N.下列判断正确的是( ).
A.2s末物体的速度是4m/sB.2s内物体的位移为3m
C.第1s末拉力的瞬时功率最大D.第2s末拉力的瞬时功率最大
6.如图所示,足够长的水平传送带以稳定的速度v0匀速向右运动,某时刻在其左端无初速地放上一个质量为m的物体,经一段时间,物体的速度达到
,这个过程因物体与传送带间的摩擦而产生的热量为Q1,物体继续加速,再经一段时间速度增加到v0,这个过程中因摩擦而产生的热量为Q2.则Q1∶Q2的值为( ).
A.3∶1B.1∶3
C.1∶1D.与μ大小有关
7.在离水平地面h高处将一质量为m的小球水平抛出,在空中运动过程中所受空气阻力大小恒为Ff,水平距离为x,落地速率为v,那么,在小球运动过程中( ).
A.重力所做的功为mghB.小球克服空气阻力所做的功为Ff
C.小球落地时,重力的瞬时功率为mgvD.小球的重力势能和机械能都逐渐减少
8.(2013·
大纲卷,20)如图所示,一固定斜面倾角为30°
,一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动,加速度的大小等于重力加速度的大小g.若物块上升的最大高度为H,则此过程中,物块的( ).
A.动能损失了2mgH
B.动能损失了mgH
C.机械能损失了mgH
D.机械能损失了
mgH
9.如图所示,穿在水平直杆上质量为m的小球开始时静止.现对小球沿杆方向施加恒力F0,垂直于杆方向施加竖直向上的力F,且F的大小始终与小球的速度成正比,即F=kv(图中未标出).已知小球与杆间的动摩擦因数为μ,小球运动过程中未从杆上脱落,且F0>
μmg.下列说法正确的是( ).
A.小球先做加速度增大的加速运动,后做加速度减小的加速运动直到静止
B.小球的最大加速度为
C.恒力F0的最大功率为
D.小球在加速运动过程中合力对其做功为
m
2
10.(2013·
东北三校一模,20)如图所示,两根等长的细线拴着两个小球在竖直平面内各自做圆周运动.某一时刻小球1运动到自身轨道的最低点,小球2恰好运动到自身轨道的最高点,这两点高度相同,此时两小球速度大小相同.若两小球质量均为m,忽略空气阻力的影响,则下列说法正确的是( ).
A.此刻两根线拉力大小相同
B.运动过程中,两根线上拉力的差值最大为2mg
C.运动过程中,两根线上拉力的差值最大为10mg
D.若相对同一零势能面,小球1在最高点的机械能等于小球2在最低点的机械能
11.(2013·
天津卷,10)质量为m=4kg的小物块静止于水平地面上的A点,现用F=10N的水平恒力拉动物块一段时间后撤去,物块继续滑动一段位移停在B点,A、B两点相距x=20m,物块与地面间的动摩擦因数μ=0.2,g取10m/s2,求:
(1)物块在力F作用过程发生位移x1的大小;
(2)撤去力F后物块继续滑动的时间t.
12.如图所示,质量为m=0.1kg的小物块置于平台末端A点,平台的右下方有一个表面光滑的斜面体,在斜面体的右边固定一竖直挡板,轻质弹簧拴接在挡板上,弹簧的自然长度为x0=0.3m,斜面体底端C距挡板的水平距离为d2=1m,斜面体的倾角为θ=45°
,斜面体的高度h=0.5m.现给小物块一大小为v0=2m/s的初速度,使之在空中运动一段时间后,恰好从斜面体的顶端B无碰撞地进入斜面,并沿斜面运动,经过C点后再沿粗糙水平面运动,过一段时间开始压缩轻质弹簧.小物块速度减为零时,弹簧被压缩了Δx=0.1m.已知小物块与水平面间的动摩擦因数μ=0.5,设小物块经过C点时无能量损失,重力加速度g取10m/s2,求:
(1)平台与斜面体间的水平距离d1;
(2)小物块在斜面上的运动时间t;
(3)压缩弹簧过程中的最大弹性势能Ep.
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高三物理二轮 第四讲 功能关系在力学中的应用 物理 二轮 第四 功能 关系 力学 中的 应用