2022年高考物理二轮复习热点题型与提分秘籍专题07 功能关系与机械能守恒（原卷版）.docx

《2022年高考物理二轮复习热点题型与提分秘籍专题07 功能关系与机械能守恒（原卷版）.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高考物理二轮复习热点题型与提分秘籍专题07 功能关系与机械能守恒（原卷版）.docx（11页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、2020年高考物理二轮复习热点题型与提分秘籍专题07 功能关系与机械能守恒题型一 机械能守恒定律的应用【题型解码】1.单物体多过程机械能守恒问题：划分物体运动阶段，研究每个阶段中的运动性质，判断机械能是否守恒；2.多物体的机械能守恒：一般选用EpEk形式，不用选择零势能面【典例分析1】 (2019·东北三省三校二模)(多选)如图所示，竖直平面内固定两根足够长的细杆L1、L2，两杆分离不接触，且两杆间的距离忽略不计。两个小球a、b(视为质点)质量均为m，a球套在竖直杆L1上，b球套在水平杆L2上，a、b通过铰链用长度为L的刚性轻杆连接。将a球从图示位置由静止释放(轻杆与L2杆夹角为45

2、°)，不计一切摩擦，已知重力加速度为g。在此后的运动过程中，下列说法中正确的是()Aa球和b球所组成的系统机械能守恒 Bb球的速度为零时，a球的加速度大小一定等于gCb球的最大速度为 Da球的最大速度为 【典例分析2】(2019·河北雄安新区高三物理模拟)如图为某种鱼饵自动投放器的装置示意图，其下半部AB是一长为2R的竖直细管，上半部BC是半径为R的四分之一圆弧弯管，管口C处切线水平，AB管内有原长为R、下端固定的轻质弹簧在弹簧上端放置一粒质量为m的鱼饵，解除锁定后弹簧可将鱼饵弹射出去投饵时，每次总将弹簧长度压缩到0.5R后锁定，此时弹簧的弹性势能为6mgR(g为重力加速度

3、)不计鱼饵在运动过程中的机械能损失，求： (1)鱼饵到达管口C时的速度大小v1.(2)鱼饵到达管口C时对管子的作用力大小和方向(3)已知地面比水面高出1.5R，若竖直细管的长度可以调节，圆弧弯道管BC可随竖直细管一起升降求鱼饵到达水面的落点与AB所在竖直线OO之间的最大距离Lmax.【提分秘籍】1.机械能守恒的判断(1)利用机械能的定义判断：若系统的动能、重力势能和弹性势能的总和不变，则机械能守恒。(2)利用做功判断：若系统只有重力或弹簧弹力做功，或其他力做功的代数和为零，则机械能守恒。(3)利用能量转化判断：若系统只有动能和势能的相互转化，或还有其他形式能之间的相互转化，而无机械能与其他形式

4、能之间的相互转化，则机械能守恒。(4)绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等，机械能不守恒。2应用机械能守恒定律解题时的三点注意(1)要注意研究对象的选取研究对象的选取是解题的首要环节，有的问题选单个物体(实为一个物体与地球组成的系统)为研究对象机械能不守恒，但选此物体与其他几个物体组成的系统为研究对象，机械能却是守恒的。如图所示，单独选物体A机械能减少，但由物体A、B二者组成的系统机械能守恒。(2)要注意研究过程的选取有些问题研究对象的运动过程分几个阶段，有的阶段机械能守恒，而有的阶段机械能不守恒。因此，在应用机械能守恒定律解题时要注意过程的选取。(3)要注意机械能守恒表达式的选取【突破训练】1.

5、 (2019·福建厦门市上学期期末质检)有一款蹿红的小游戏“跳一跳”，游戏要求操作者通过控制棋子(质量为m，可视为质点)脱离平台时的速度，使其能从同一水平面上的平台跳到旁边的另一平台上如图7所示的抛物线为棋子在某次跳跃过程中的运动轨迹，轨迹的最高点距平台上表面高度为h，不计空气阻力，重力加速度为g，则()A棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，重力势能增加mghB棋子从离开平台至运动到最高点的过程中，机械能增加mghC棋子离开平台后距平台面高度为时动能为D棋子落到另一平台上时的速度大于2(2019·安徽省阜阳市第三中学模拟)(多选)如图所示，物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接

6、在轻滑轮两侧，物体A、B的质量分别为2m、m，开始时细绳伸直，用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h，物体B静止在地面上，放手后物体A下落，与地面即将接触时速度大小为v，此时物体B对地面恰好无压力，不计一切摩擦及空气阻力，重力加速度大小为g，则下列说法中正确的是()A物体A下落过程中，物体A和弹簧组成的系统机械能守恒B弹簧的劲度系数为C物体A着地时的加速度大小为D物体A着地时弹簧的弹性势能为2mgh3(2019·江西重点中学盟校高三第一次联考)如图所示，质量为2m和m的两个弹性环A、B用不可伸长的、长为L的轻绳连接，分别套在水平细杆OP和竖直细杆OQ上，OP与OQ在O点用一

7、小段圆弧杆平滑相连，且OQ足够长初始时刻，将轻绳拉至水平位置伸直，然后释放两个小环，A环通过小段圆弧杆时速度大小保持不变，重力加速度为g，不计一切摩擦，试求：(1)当B环下落时A环的速度大小；(2)A环到达O点后再经过多长时间能够追上B环题型二 功能关系的综合应用【题型解码】1.做功的过程就是能量转化的过程功是能量转化的量度2.功与能量的变化是“一一对应”的，如重力做功对应重力势能的变化，合外力做功对应动能的变化等【典例分析1】(2019·天津河北区一模)(多选)如图所示，质量为M，长度为L的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块，放在小车的最左端，现用一水平力F作用在小物块上，

8、小物块与小车之间的摩擦力为f，经过一段时间小车运动的位移为x，小物块刚好滑到小车的最右端，则下列说法中正确的是()A此时物块的动能为F(xL)B此时小车的动能为f(xL)C这一过程中，物块和小车增加的机械能为F(xL)fLD这一过程中，物块和小车因摩擦而产生的热量为fL【典例分析2】(2019·辽宁大连二模)(多选)如图甲所示，固定斜面的倾角为30°，一质量为m的小物块自斜面底端以初速度v0沿斜面向上做匀减速运动，经过一段时间后又沿斜面下滑回到底端，整个过程小物块的v­t图象如图乙所示。下列判断正确的是()A物块与斜面间的动摩擦因数 B上滑过程的加速度大小是下滑过

9、程的2倍C物块沿斜面上滑的过程中机械能减少mv D物块沿斜面下滑的过程中动能增加mv【提分秘籍】1.力学中几种功能关系(1)合外力做功与动能的关系：W合Ek.(2)重力做功与重力势能的关系：WGEp.(3)弹力做功与弹性势能的关系：W弹Ep.(4)除重力及系统内弹力以外其他力做功与机械能的关系：W其他E机(5)滑动摩擦力做功与内能的关系：Ffl相对E内2.涉及做功与能量转化问题的解题方法(1)分清是什么力做功，并且分析该力做正功还是做负功；根据功能之间的对应关系，确定能量之间的转化情况(2)当涉及滑动摩擦力做功时，机械能不守恒，一般应用能量守恒定律，特别注意摩擦产生的内能QFfl相对，l相对为

10、相对滑动的两物体间相对滑动路径的总长度(3)解题时，首先确定初、末状态，然后分清有多少种形式的能在转化，再分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和E减和增加的能量总和E增，最后由E减E增列式求解【突破训练】1.(2019·安徽合肥市第二次质检)如图甲所示，置于水平地面上质量为m的物体，在竖直拉力F作用下，由静止开始向上运动，其动能Ek与距地面高度h的关系如图乙所示，已知重力加速度为g，空气阻力不计下列说法正确的是()A在0h0过程中，F大小始终为mg B在0h0和h02h0过程中，F做功之比为21C在02h0过程中，物体的机械能不断增加 D在2h0

11、3.5h0过程中，物体的机械能不断减少2.(多选)(2019·江西上饶高三期末)一足够长的传送带与水平面的夹角为，以一定的速度匀速运动某时刻在传送带适当的位置放上具有一定初速度的物块(如图a所示)，以此时为t0时刻记录了物块之后在传送带上运动的速度随时间的变化关系，如图b所示(图中取沿斜面向上的运动方向为正方向，其中两坐标大小v1>v2)已知传送带的速度保持不变则下列判断正确的是()A 若物块与传送带间的动摩擦因数为，则>tan B0t1时间内，传送带对物块做正功C0t2时间内，系统产生的热量一定比物块动能的减少量大D0t2时间内，传送带对物块做的功等于物块动能的减少量3

12、如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A点的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力已知AP2R，重力加速度为g，则小球从P点运动到B点的过程中()A重力做功2mgRB机械能减少mgRC合外力做功mgRD克服摩擦力做功mgR题型三 动力学观点和能量观点的综合应用【题型解码】1.若运动过程只涉及求解力而不涉及能量，选用牛顿运动定律；2.若运动过程涉及能量转化问题，且具有功能关系的特点，则常用动能定理或能量守恒定律；3.不同过程连接点速度的关系有时是处理两个过程运动规律的突破点【典例分析1】(2019·江

13、苏南京、盐城高三第三次调研)(多选)如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面BC交于B点。轻弹簧左端固定于竖直墙面，用质量为m1的滑块压缩弹簧至D点，然后由静止释放滑块，滑块脱离弹簧后经B点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上。换用相同材料、质量为m2的滑块(m2>m1)压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程。不计滑块经过B点时的机械能损失，下列说法正确的是()A两滑块到达B点的速度相同B两滑块沿斜面上升过程中的加速度相同C两滑块上升到最高点的过程中克服重力做的功相同D两滑块上升到最高点的过程中因摩擦产生的热量相同【典例分析2】(2019·湖北“荆、荆、襄、宜四地七校考试联盟”

14、期末)如图所示，固定的光滑竖直杆上套一个滑块A，与滑块A连接的细绳绕过光滑的轻质定滑轮连接滑块B，细绳不可伸长，滑块B放在粗糙的固定斜面上，连接滑块B的细绳和斜面平行，滑块A从细绳水平位置由静止释放(不计滑轮的摩擦及空气阻力)，到滑块A下降到速度最大(A未落地，B未上升至滑轮处)的过程中()A滑块A和滑块B的加速度大小一直相等B滑块A减小的机械能等于滑块B增加的机械能C滑块A的速度最大时，滑块A的速度大于B的速度D细绳上张力对滑块A做的功等于滑块A机械能的变化量【典例分析3】如图甲所示，质量M1.0 kg 的长木板A静止在光滑水平面上，在木板的左端放置一个质量m1.0 kg的小铁块B，铁块与木

15、板间的动摩擦因数0.2，对铁块施加水平向右的拉力F，F大小随时间变化如图乙所示，4 s时撤去拉力可认为A、B间的最大静摩擦力与滑动摩擦力大小相等，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)01 s内，A、B的加速度大小aA、aB；(2)B相对A滑行的最大距离x；(3)04 s内，拉力做的功W；(4)04 s内系统产生的摩擦热Q.【典例分析4】(2019·四川雅安三诊)(多选)如图所示，倾斜传送带与水平面的夹角为30°，传送带在电动机的带动下，始终保持v02.5 m/s的速率运行，将质量m1 kg的小物体无初速地轻放在A处，若物体与传送带间的动摩擦因数，A、B间的距离L5 m，

16、重力加速度g10 m/s2，则()A物体刚放上A处时加速度大小为2.5 m/s2B物体从A运动到B过程中所用时间为2.0 sC物体从A运动到B过程中摩擦产生的热量为9.375 JD物体从A运动到B过程中电动机多做的功是37.5 J【提分秘籍】1.应用能量守恒定律解题的注意事项(1)应用能量守恒定律的两条基本思路某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量和增加量一定相等，即E减E增。某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等，即EA减EB增。(2)当涉及摩擦力做功时，机械能不守恒，一般应用能量的转化和守恒定律，特别注意摩擦产生的热量QFfx相对，x相对为相

17、对滑动的两物体间相对滑动路径的总长度。2.利用能量观点解决力学问题的思路(1)明确研究对象和研究过程。(2)进行运动分析和受力分析。(3)选择所用的规律列方程求解。动能定理：需要明确初、末动能，明确力的总功，适用于所有情况。机械能守恒定律：根据机械能守恒条件判断研究对象的机械能是否守恒，只有满足机械能守恒的条件时才能应用此规律。功能关系：根据常见的功能关系求解，适用于所有情况。能量守恒定律：适用于所有情况。(4)对结果进行讨论。【突破训练】1. (2019·山西高三二模)2018年2月13日，平昌冬奥会女子单板滑雪U形池项目中，我国选手刘佳宇荣获亚军。如图所示为U形池模型，其中a、c

18、为U形池两侧边缘，在同一水平面，b为U形池最低点。刘佳宇从a点上方h高的O点自由下落由左侧进入池中，从右侧飞出后上升至最高位置d点(相对c点高度为)。不计空气阻力，下列判断正确的是()A从O到d的过程中机械能减少 B从a到d的过程中机械能守恒C从d返回到c的过程中机械能减少 D从d返回到b的过程中，重力势能全部转化为动能2. (2019·南昌三模)如图所示，倾角为30°的光滑斜面底端固定一轻弹簧，O点为原长位置。质量为0.5 kg的滑块从斜面上A点由静止释放，滑块下滑并压缩弹簧到最短的过程中，最大动能为8 J。现将滑块由A点上方0.4 m处的B点由静止释放，弹簧被压缩过程中

19、始终在弹性限度内，g取10 m/s2，则下列说法正确的是()A A点到O点的距离小于3.2 m B从B点释放后滑块运动的最大动能为9 JC从B点释放滑块被弹簧弹回经过A点的动能小于1 JD从B点释放弹簧最大弹性势能比从A点释放增加了1 J3.(2019·湖北八校联合二模)(多选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与质量为m的圆环相连，圆环套在倾斜的粗糙固定杆上，杆与水平面之间的夹角为，圆环在A处时弹簧竖直且处于原长。将圆环从A处由静止释放，到达C处时速度为零。若圆环在C处获得沿杆向上的速度v，恰好能回到A。已知ACL，B是AC的中点，弹簧始终在弹性限度之内，重力加速度为g，则()A下

20、滑过程中，其加速度先减小后增大B下滑过程中，环与杆摩擦产生的热量为mv2C从C到A过程，弹簧对环做功为mgLsinmv2D环经过B时，上滑的速度小于下滑的速度4.(2019·湖南衡阳三模)如图所示，电动机带动倾角为37°的传送带以v8 m/s的速度逆时针匀速运动，传送带下端点C与水平面CDP平滑连接，B、C间距L20 m；传送带在上端点B恰好与固定在竖直平面内的半径为R0.5 m的光滑圆弧轨道相切，一轻质弹簧的右端固定在P处的挡板上，质量m2 kg可看做质点的物体M靠在弹簧的左端D处，此时弹簧处于原长，C、D间距x1 m，PD段光滑，DC段粗糙，现将M压缩弹簧一定距离后由静止释放，M经过DC冲上传送带，经B点冲上光滑圆孤轨道，通过最高点A时对A点的压力为8 N。上述过程中，M经C点滑上传送带时，速度大小不变，方向变为沿传送带方向。已知M与传送带间的动摩擦因数为10.8、与CD段间的动摩擦因数为20.5，重力加速度大小g10 m/s2。求：(1)在圆弧轨道的B点时物体的速度；(2)M在传送带上运动的过程中，带动传送带的电动机由于运送M多输出的电能E；(3)M释放前，系统具有的弹性势能Ep。