【热点突破题优化方案】2021届高三物理新一轮复习热点强化突破：能量中的图象问题Word版含解析.pdf

热点强化突破(五)热点 1 功、能量中的图象问题 以图象的形式考查做功及功能关系，是近几年高考的热点题型解决这类问题的关键是弄清图象所描述的各个物理过程，推断所遵循的规律 1(多选)(2022西安模拟)一小球自由下落，与地面发生碰撞，原速率反弹若从释放小球开头计时，不计小球与地面发生碰撞的时间及空气阻力则图中能正确描述小球位移 x、速度 v、动能 Ek、机械能 E 与时间 t 关系的是()2.(多选)如图所示，在外力作用下某质点运动的 vt 图象为正弦曲线从图中可以推断()A在 0t1时间内，外力做正功 B在 0t1时间内，外力的功率渐渐增大 C在 t2时刻，外力的功率最大 D在 t1t3时间内，外力做的总功为零 3(单选)(2022长春调研)如图所示，质量为 m 的可看成质点的物块置于粗糙水平面上的 M 点，水平面的右端与固定的斜面平滑连接，物块与水平面及斜面之间的动摩擦因数处处相同物块与弹簧未连接，开头时物块挤压弹簧使弹簧处于压缩状态现从 M 点由静止释放物块，物块运动到 N 点时恰好静止弹簧原长小于 MM.若在物块从 M 点运动到 N 点的过程中，物块与接触面之间由于摩擦所产生的热量为 Q，物块、弹簧与地球组成系统的机械能为 E，物块通过的路程为 s，不计转折处的能量损失，下列图象所描述的关系中可能正确的是()热点 2 用动力学和能量观点解决多过程问题 多过程问题在高考中常以压轴题的形式消灭，涉及的模型主要有：木板滑块模型、传送带模型、弹簧模型等 4一轻质细绳一端系一质量为 m120 kg 的小球 A，另一端挂在光滑水平轴 O 上，O 到小球的距离为 L0.1 m，小球跟水平面接触，但无相互作用，在球的两侧等距离处分别固定一个光滑的斜面和一个挡板，如图所示，水平距离 s 为 2 m，动摩擦因数为 0.25.现有一小滑块 B，质量也为 m，从斜面上滑下，与小球碰撞时交换速度，与挡板碰撞不损失机械能若不计空气阻力，并将滑块和小球都视为质点，g 取 10 m/s2，试问：(1)若滑块 B 从斜面某一高度 h 处滑下与小球第一次碰撞后，使小球恰好在竖直平面内做圆周运动，求此高度 h；(2)若滑块 B 从 h5 m 处滑下，求滑块 B 与小球第一次碰后瞬间绳子对小球的拉力大小；(3)若滑块 B 从 h5 m 处下滑与小球碰撞后，小球在竖直平面内做圆周运动，求小球做完整圆周运动的次数 n.5(2022聊城模拟)一质量为 M2 kg 的小物块随足够长的水平传送带一起运动，被一水平向左飞来的子弹击中，子弹从物块中穿过，如图甲所示，地面观看者记录了小物块被击中后的速度随时间的变化关系，如图乙所示(图中取向右运动的方向为正方向)，已知传送带的速度保持不变 (1)指出传送带的速度 v 的方向及大小，说明理由(2)计算物块与传送带间的动摩擦因数？(3)计算物块对传送带总共做了多少功？系统有多少能量转化为内能？6如图所示，半径为 R 的圆 O 与半径为 2R 的 BCD 圆弧相切于最低点 C(C)，BCPCD 是螺旋轨道，C、C间距离可以忽视与水平面夹角都是 37的倾斜轨道 AB、ED 分别与 BC、CD 圆弧相切于 B、D 点，将一劲度系数为 k 的轻质弹簧的一端固定在 AB 轨道的固定板上，平行于斜面的细线穿过固定板和弹簧跨过定滑轮将小球和大球连接，小球与弹簧接触但不相连，小球质量为 m，大球质量为65m，ED 轨道上固定一同样轻质弹簧，自然状态下，弹簧下端与 D 点距离为 L2，初始两球静止，小球与 B 点的距离是 L1，L1L2，现小球与细线突然断开(一切摩擦不计，重力加速度为 g)(1)求细线刚断时，小球的加速度；(2)求小球恰好能完成竖直圆周运动这种状况下，小球在经过 C 点时，在 C 点左右两边对轨道的压力之差；(3)在弹簧弹性限度内，争辩未脱离轨道的小球与弹簧接触再次获得与初始线断时相同大小的加速度时，小球速度的两类状况 1解析选 BD.小球做变速运动，故 xt 应为曲线，故 A 错小球下落过程是自由落体运动，反弹后做竖直上抛运动，除碰撞外加速度不变，故 vt 图线的斜率相同，碰撞时，速度突然反向，B 正确小球动能与时间是二次函数关系，故 C 错整个过程小球的机械能不变，D 正确 2解析选 AD.由动能定理可知，在 0t1时间内质点速度越来越大，动能越来越大，外力肯定做正功，故 A 项正确；在 t1t3时间内，动能变化量为零，可以判定外力做的总功为零，故 D 项正确；由 PFv 知 0、t1、t2、t3四个时刻功率为零，故 B、C 都错 3解析选 C.摩擦力做负功，且物体在水平面上受到的摩擦力大于在斜面上受到的摩擦力，综合分析可知 C 正确 4解析(1)碰后，小球恰能在竖直平面内做圆周运动，运动到最高点的速度为 v0，此时仅由重力充当向心力，则有 mgmv20L，解得 v01 m/s 在滑块从 h 处运动到小球到达最高点的过程中，机械能守恒，则有 mg(h2L)mgs212mv20，解得 h0.5 m.(2)若滑块从 h5 m 处下滑到将要与小球碰撞时速度为 v1，则有 mghmgs212mv21 滑块与小球碰后的瞬间，滑块静止，小球以 v1的速度开头做圆周运动，绳的拉力 FT和小球重力的合力充当向心力，则有 FTmgmv21L，解得 FT48 N.(3)滑块和小球第一次碰撞后，每在水平面上经过路程 s 后就会再次碰撞，则 mghmgs212mv202mgLmgs1n 解得 n10(次)答案(1)0.5 m(2)48 N(3)10 5解析(1)由题图可知，物块被击穿后先向左做匀减速运动，速度为零后，又向右做匀加速运动，当速度等于 2 m/s 以后随传送带一起匀速运动，所以传送带的速度方向向右，大小为 2 m/s.(2)由题图可知，avt42 m/s22 m/s2 由牛顿其次定律得滑动摩擦力 FfMa，其中 FfFN FNMg 所以物块与传送带的动摩擦因数 MaMg2100.2(3)由题图可知，传送带与物块存在摩擦力的时间只有 3 s，传送带在这段时间内的位移 xvt23 m6 m 所以物块对传送带所做的功为 WFfx46 J24 J 物块相对于传送带通过的路程 xv2t623 m9 m 所以转化为内能 EQFfx49 J36 J.答案(1)向右 2 m/s 理由见解析(2)0.2(3)24 J 36 J 6解析(1)线未断时，弹簧弹力 FN65mgmgsin 37 细线刚断时，对小球受力分析可知：F合FNmgsin 37ma，可得 小球的加速度 a65g.(2)小球在经过 C 点时，在 C 点左右两边相当于分别在两个圆周上过最低点 在右边：F支1F向1mg 得 F支1mv22Rmg 在左边：F支2F向2mg 得 F支2mv2Rmg 对轨道的压力之差为 FF支2F支1mv2Rmv22R 得 Fmv22R 又12mv22mgR12mv2顶 mgmv2顶R 解得：F52mg.(3)当小球能过顶，则小球滑上左侧斜面轨道，压缩弹簧获得与初始线断时相同大小的加速度时，弹簧弹力为 FN65mgmgsin 37 即弹簧压缩量与右侧初始弹簧压缩量相同，则弹簧的弹性势能相等，整个过程机械能守恒 mgL1sin 37mgL23mg5ksin 3712mv22 解得：v265gL1L23mg5k 当小球不能过顶，又不脱离轨道，则小球滑回右侧斜面轨道，整个过程机械能守恒，小球回到动身位置，压缩弹簧，速度减为零，即 v20.答案(1)65g(2)52mg(3)见解析