2022年新高中物理复习专习题四动能定理和机械能守恒.pdf

《2022年新高中物理复习专习题四动能定理和机械能守恒.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年新高中物理复习专习题四动能定理和机械能守恒.pdf（7页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、欢迎共阅专题四动能定理和机械能守恒【考纲要求】内容要求说明功和功率重力势能弹性势能弹性势能的表达式不作要求恒力做功与物体动能变化的关系(实验探究) 动能动能定理机械能守恒及其应用验证机械能守恒定律 (实验探究 ) 能源和能量耗散【重点知识梳理】1功和功率（1）功的概念（ 2）功的定义式（3）合力的功计算方法（ 4）变力的功计算方法（5）功率的定义式（ 6）平均功率的计算方法（7）瞬时功率的计算方法（8）牵引力功率的计算（9）汽车启动的两种方式2.机械能（1）动能的表达式（ 2）动能与动量的关系式（3）重力势能的表达式（ 4）弹性势能的概念3.功和能的关系（1）功能关系（ 2）重力做功与重力势能

2、变化的关系（3）弹力做功与弹性势能变化的关系（4）合外力做功与动能变化的关系(动能定理 ) (5)除重力弹力外其他力做功与机械能变化的关系(6)滑动摩擦力做功与摩擦生热的关系4.守恒定律(1)机械能守恒定律条件内容表达式(2)能的转化和守恒定律内容表达式精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 【分类典型例题】题型一：应用动能定理时的过程选取问题解决这类问题需要注意：对多过程问题可采用分段法和整段法处理,解题时可灵活处理 ,通常用整段法解题

3、往往比较简洁. 例 1如图 4-1 所示,一质量 m=2Kg 的铅球从离地面H=2m 高处自由下落 ,陷入沙坑 h=2cm 深处,求沙子对铅球的平均阻力 .(g 取 10m/s2) 解析 方法一:分段法列式设小球自由下落到沙面时的速度为v,则 mgH=mv2/2-0 设铅球在沙坑中受到的阻力为F,则 mgh-Fh=0-mv2/2 代入数据 ,解得 F=2020N 方法二 :整段法列式全过程重力做功 mg(H+h),进入沙坑中阻力阻力做功 -Fh, 从全过程来看动能变化为0,得 mg(H+h)-Fh=0,代入数值得 F=2020N. 变式训练 1一个物体从斜面上高h 处由静止滑下并紧接着在水平面

4、上滑行一段距离后停止，测得停止处对开始运动处的水平距离为S，如图 4-2，不考虑物体滑至斜面底端的碰撞作用，并设斜面与水平面对物体的动摩擦因数相同求动摩擦因数 题型二 :运用动能定理求解变力做功问题解决这类问题需要注意 :恒力做功可用功的定义式直接求解,变力做功可借助动能定理并利用其它的恒力做功进行间接求解. 例 2如图 4-3 所示， AB 为 1/4 圆弧轨道 ,BC 为水平轨道 ,圆弧的半径为 R,BC 的长度也是 R.一质量为 m 的物体,与两个轨道间的动摩擦因数都为,当它由轨道顶端A 从静止开始下落时 ,恰好运动到 C 处停止 ,那么物体在AB 段克服摩擦力所做的功为() A.mgR

5、/2B.mgR/2C.mgRD.(1 -)mgR解析 设物体在 AB 段克服摩擦力所做的功为WAB,物体由 A 到 C 全过程 ,由动能定理 ,有mgR-WAB-mgR=0 所以 .WAB=mgR-mgR=(1 -)mgR 答案为 D 变式训练 2质量为 m 的小球用长为 L 的轻绳悬于O点，如右图 4-4 所示，小球在水平力F 作用下由最低点P缓慢地移到 Q点，在此过程中F 做的功为（）A.FLsin B.mgLcosC.mgL（1cos ） D.FLtan题型三 :动能定理与图象的结合问题解决这类问题需要注意 :挖掘图象信息 ,重点分析图象的坐标、切线斜率、包围面积的物理意义.例 3静置于

6、光滑水平面上坐标原点处的小物块，在水平拉力 F 作用下，沿 x轴方向运动，拉力 F 随物块所在位置坐标x 的变化关系如图 4-5 所示，图线为半圆则小物块运动到x0处时的动能为() h H 图 4-1F/x/mxO Fx F ?O x0图 4-2 A C B 图 4-3 图 4-4 B s O A 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - - A0 B021xFmC04xFmD204x解析 由于水平面光滑 ,所以拉力 F 即为合外力 ,F随位移

7、 X 的变化图象包围的面积即为 F 做的功 ,设 x0处的动能为 EK由动能定理得:EK-0=04xFm=208x=22mF答案:C 变式训练 3在平直公路上，汽车由静止开始作匀加速运动，当速度达到vm后立即关闭发动机直到停止，v-t 图像如图 4-6 所示。设汽车的牵引力为F，摩擦力为 f，全过程中牵引力做功W1，克服摩擦力做功，则() AF：f=1：3BF：f=4：1 CW1：W2=1：1DW1：W2=l：3 题型四 :机械能守恒定律的灵活运用解决这类问题需要注意 :灵活运用机械能守恒定律的三种表达方式 :1.初态机械能等于末态机械能,2.动能增加量等于势能减少量 ,3.一个物体机械能增加

8、量等于另一个物体机械能减少量 .后两种方法不需要选取零势能面.例 4如图 4-7 所示，粗细均匀的 U 形管内装有总长为 4L 的水。开始时阀门 K 闭合，左右支管内水面高度差为L。打开阀门 K 后，左右水面刚好相平时左管液面的速度是多大？（管的内部横截面很小， 摩擦阻力忽略不计）解析 由于不考虑摩擦阻力，故整个水柱的机械能守恒。从初始状态到左右支管水面相平为止，相当于有长L/2 的水柱由左管移到右管。系统的重力势能减少，动能增加。该过程中，整个水柱势能的减少量等效于高L/2 的水柱降低L/2 重力势能的减少。 不妨设水柱总质量为8m，则28212vmLmg，得8gLv。变式训练4如图 4-8

9、 所示，游乐列车由许多节车厢组成。列车全长为L，圆形轨道半径为 R， （R 远大于一节车厢的高度h 和长度 l，但 L2 R）.已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只能使列车沿着圆周运动，在轨道的任何地方都不能脱轨。试问： 在没有任何动力的情况下， 列车在水平轨道上应具有多大初速度v0，才能使列车通过圆形轨道而运动到右边的水平轨道上？【能力训练 】1.如图4-9所示，水平面上的轻弹簧一端与物体相连，另一端固定在墙上P点，已知物体的质量为 m=2.0kg， 物体与水平面间的动摩擦因数 =0.4，弹簧的劲度系数k=200N/m.现用力F拉物体，使弹簧从处于自然状态的 O点由静止开始向左移动 10c

10、m，这时弹簧具有弹性势能 EP=1.0J，物体处于静止状态.若取g=10m/s2，则撤去外力 F后() A物体向右滑动的距离可以达到12.5cm B物体向右滑动的距离一定小于12.5cm C物体回到 O点时速度最大图4-6 图 4-7 P m O K 图4-5 图 4-9 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - - D物体到达最右端时动能为0，系统机械能不为 0 2.一辆汽车在水平路面上原来做匀速运动，从某时刻开始，牵引力F 和阻力 f 随时

11、间 t 的变化规律如图 4-10a所示。则从图中的t1到 t2时间内，汽车牵引力的功率 P 随时间 t 变化的关系图线应为图 4-10b 中的（）3.如图 4-11 所示,粗细均匀、全长为 h的铁链 ,对称地挂在轻小光滑的定滑轮上 .受到微小扰动后 ,铁链从静止开始运动 ,当铁链脱离滑轮的瞬间,其速度大小为 () A.ghB.gh21C.gh221D.gh24.如图 4-12 所示,两个底面积都是 S的圆桶 ,放在同一水平面上,桶内装水 ,水面高度分别为 h1和 h2,如图所示 .已知水的密度为 ,现把连接两桶阀门打开 ,最后两桶水面高度相等 ,则在这过程中重力做的功等于() A.gS(h1一

12、 h2)B.2)(21hhgSC.4)(221hhgSD.2)(221hhgS5.如图 4-13 所示，小球自 a点由静止自由下落，到b 点时与弹簧接触，到c点时弹簧被压缩到最短，若不计弹簧质量和空气阻力，在小球由abc 的运动过程中 () A.小球和弹簧总机械能守恒B.小球的重力势能随时间均匀减少C.小球在 b点时动能最大D.到 c 点时小球重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量6.如图 4-14 所示，一轻弹簧一端固定于O 点，另一端系一重物，将重物从与悬点 O 在同一水平面且弹簧保持原长的A 点无初速度释放，让它自由摆下 .不计空气阻力，则在重物由A点摆向最低点 B的过程中() A弹簧

13、与重物的总机械能守恒B弹簧的弹性势能增加C重物的机械能不变D重物的机械能增加图4-11 h/2 h2 h1图 4-12 a b c 图图 4-14 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 7.如图 4-15 所示，质量为 m的物体置于光滑水平面上，一根绳子跨过定滑轮一端固定在物体上，另一端在力F 作用下，以恒定速率v0竖直向下运动，物体由静止开始运动到绳与水平方向夹角=45o过程中，绳中拉力对物体做的功为() A14mv02Bmv02C1

14、2mv02D22mv028如图 4-16 所示，一物体以一定的速度沿水平面由A 点滑到 B 点，摩擦力做功W1；若该物体从 A 沿两斜面滑到B ，摩擦力做的总功为W2，已知物体与各接触面的动摩擦因数均相同，则（）A.W1=W2B.W1W2C.W1W2D.不能确定W1、W2大小关系9有一斜轨道AB 与同材料的l4 圆周轨道 BC 圆滑相接，数据如图 4-17 所示， D 点在 C 点的正上方，距地面高度为3R，现让一个小滑块从D 点自由下落，沿轨道刚好能滑动到A 点，则它再从 A 点沿轨道自由滑下，能上升到的距地面最大高度是（不计空气阻力） () ARB2R C在 0 与 R 之间 D在 R 与

15、 2R 之间10一根木棒沿水平桌面从A 运动到 B，如图 4-18 所示，若棒与桌面间的摩擦力大小为f，则棒对桌面的摩擦力和桌面对棒的摩擦力做的功各为（）Afs，fsBfs， fs C0，fsDfs，0 11将一物体从地面竖直上抛，物体上抛运动过程中所受的空气阻力大小恒定.设物体在地面时的重力势能为零，则物体从抛出到落回原地的过程中，物体的机械能 E 与物体距地面高度h 的关系正确的是图 4-19 中的（）12.如图 4-20 所示，质量分别为 2m和 3m 的两个小球固定在一根直角尺的两端 A、B，直角尺的顶点 O处有光滑的固定转动轴。AO、BO 的长分别为 2L 和 L。开始时直角尺的 A

16、O部分处于水平位置而 B 在 O 的正下方。让该系统由静止开始自由转动， F v0图 4-18 图 4-16 图 4-15 图 4-19 A B O 图 4-20 图 4-17 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 求：当 A 到达最低点时， A小球的速度大小为；B球能上升的最大高度为；开始转动后 B 球可能达到的最大速度为13.如图 4-21 所示,面积很大的水池 ,水深为 H,水面上浮着一正方体木块,木块边长为 a,密度为水的 1/

17、2,质量为 m.开始时 ,木块静止 ,有一半没入水中 ,现用力 F 将木块缓慢地压到池底 ,不计摩擦 ,求:(1)从木块刚好完全没入水中到停在池底的过程中,池水势能的改变量为.(2)从开始到木块刚好完全没入水的过程中,力 F 所做的功为 . 14在研究摩擦力特点的实验中，将木块放在水平固定长木板上，如图4-22a所示， 用力沿水平方向拉木块，拉力从 0 开始逐渐增大分别用力传感器采集拉力和木块所受到的摩擦力，并用计算机绘制出摩擦力Ff随拉力F 的变化图像，如图4-22b所示已知木块质量为 0.78kg 取重力加速度 g=10m/s2，sin37 =0.60，cos37=0.80（1）求木块与长

18、木板间的动摩擦因数（ 2）若木块在与水平方向成 37 角斜向右上方的恒定拉力 F 作用下，以 a=2.0m/s2 的加速度从静止开始做匀变速直线运动，如图 4-22c 所示拉力大小应为多大？（3）在（2）中力作用 2s后撤去拉力 F，求运动过程中摩擦力对木块做的功15.图示 4-23 装置中，质量为 m的小球的直径与玻璃管内径接近，封闭玻璃管内装满了液体，液体的密度是小球的2 倍，玻璃管两端在同一水平线上，顶端弯成一小段圆弧。玻璃管的高度为H，球与玻璃管的动摩擦因素为 （ tg37043，小球由左管底端由静止释放，试求：（1）小球第一次到达右管多高处速度为零？（2）小球经历多长路程才能处于平衡

19、状态？16.如图 4-24 所示，一劲度系数为k=800N/m 的轻弹簧两端各焊接着F 图 4-22(c)图 4-22(a)力传感器图 4-22(b)4 3.12 F/Ff/N 0 2 1 4812 H 370 370 图 4-23 B F A 图4-21 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - - 两个质量均为 m=12kg 的物体 A、B。开始时物体 A、B和轻弹簧竖立静止在水平地面上，现要在上面物体A 上加一竖直向上的力F，使物体 A

20、开始向上做匀加速运动，经0.4s物体 B刚要离开地面，设整个过程中弹簧都处于弹性限度内，取g=10m/s2。求：此过程中外力F 所做的功。17.如图 4-25 所示，倾角为 的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球 A和 B，两球之间用一根长为L 的轻杆相连，下面的小球 B 离斜面底端的高度为h。两球从静止开始下滑，不计球与地面碰撞时的机械能损失，且地面光滑。求：（ 1）两球在光滑水平面上运动时的速度大小；（2）此过程中杆对 A 球所做的功；（ 3）分析杆对 A 球做功的情况。专题四 参考答案 : 变式训练1.h/s2.B3.BC4.LgRv20【能力训练】1.BD2.C3.C4.C5.AD6.A

21、B7.B8.A 9.A10.C11.B 12.(1)(8gL/11)1/2L(1+sin160)(4gL/11)1/213.(1)2mg(H-a)(2)3mg/414.(1)=0.4（2）F=4.5N（3）Wf=-14.4J 15.(1)8 H/(4 +3)(2)5H/416.WF=49.5J 17.（1）2sinvghgL(2)1sin2WmgL（3）当系统在斜面和水平面上运动时，A、B 的运动状态相同，杆中无作用力，杆对 A 不做功；当 B 球从斜面进入水平面，而A 球仍在斜面上运动时， A、B 的运动状态不同，此过程中杆对A 球做功。图 4-24 h A B 图 4-25 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - - -