高考物理 命题猜想与仿真押题 专题06 机械能守恒定律 功能关系命题猜想(含解析)-人教版高三全册物理试题.doc
《高考物理 命题猜想与仿真押题 专题06 机械能守恒定律 功能关系命题猜想(含解析)-人教版高三全册物理试题.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高考物理 命题猜想与仿真押题 专题06 机械能守恒定律 功能关系命题猜想(含解析)-人教版高三全册物理试题.doc(34页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、机械能守恒定律 功能关系命题猜想【考向解读】 1.机械能守恒定律的应用为每年高考的重点,分析近几年高考试题,命题规律有以下三点:(1)判断某系统在某过程中机械能是否守恒(2)结合物体的典型运动进行考查,如平抛运动、圆周运动、自由落体运动(3)在综合问题的某一过程中遵守机械能守恒定律时进行考查2. 功能关系渗透在整个物理学内容中,是历年高考综合题命题热点,常与直线运动、平抛运动、圆周运动及电磁学知识相结合,多以计算题形式出现,难度偏大.功能关系的应用为每年高考的重点和热点,在每年的高考中都会涉及,分析近几年考题,命题规律有如下特点:(1)考查做功与能量变化的对应关系(2)涉及滑动摩擦力做功与产生
2、内能(热量)的考查3. 传送带是最重要的模型之一,近两年高考中虽没有出现,但解决该问题涉及的知识面较广,又能与平抛运动、圆周运动相综合,因此预计在高考中出现的可能性很大,题型为选择题或计算题【网络构建】【命题热点突破一】机械能守恒定律的应用例1. (2018年全国卷)在一斜面顶端,将甲乙两个小球分别以v和的速度沿同一方向水平抛出,两球都落在该斜面上。甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时速率的A. 2倍 B. 4倍 C. 6倍 D. 8倍【答案】A【解析】设甲球落至斜面时的速率为v1,乙落至斜面时的速率为v2,由平抛运动规律,x=vt,y=gt2,设斜面倾角为,由几何关系,tan=y/x,小球由
3、抛出到落至斜面,由机械能守恒定律,mv2+mgy=mv12,联立解得:v1=v,即落至斜面时的速率与抛出时的速率成正比。同理可得,v2=v/2,所以甲球落至斜面时的速率是乙球落至斜面时的速率的2倍,选项A正确。【变式探究】 (多选)如图所示,将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为m的小环,小环套在竖直固定的光滑直杆上,光滑定滑轮与直杆的距离为d.现将小环从与定滑轮等高的A处由静止释放,当小环沿直杆下滑距离也为d时(图中B处),下列说法正确的是(重力加速度为g)()A环与重物、地球组成的系统机械能守恒B小环到达B处时,重物上升的高度也为dC小环在B处的速度与重物上升的速度大小
4、之比等于D小环下落到B处时的速度为 【答案】AD【方法技巧】应用机械能守恒定律解题的基本思路【变式探究】【2017天津卷】如图所示,物块A和B通过一根轻质不可伸长的细绳连接,跨放在质量不计的光滑定滑轮两侧,质量分别为mA=2 kg、mB=1 kg。初始时A静止于水平地面上,B悬于空中。先将B竖直向上再举高h=1.8 m(未触及滑轮)然后由静止释放。一段时间后细绳绷直,A、B以大小相等的速度一起运动,之后B恰好可以和地面接触。取g=10 m/s2。空气阻力不计。求:(1)B从释放到细绳刚绷直时的运动时间t;(2)A的最大速度v的大小;(3)初始时B离地面的高度H。【答案】(1) (2) (3)(
5、3)细绳绷直后,A、B一起运动,B恰好可以和地面接触,说明此时A、B的速度为零,这一过程中A、B组成的系统机械能守恒,有:解得,初始时B离地面的高度【变式探究】韩晓鹏是我国首位在冬奥会雪上项目夺冠的运动员.他在一次自由式滑雪空中技巧比赛中沿“助滑区”保持同一姿态下滑了一段距离,重力对他做功1900J,他克服阻力做功100J.韩晓鹏在此过程中()A.动能增加了1900JB.动能增加了2000JC.重力势能减小了1900JD.重力势能减小了2000J答案C【感悟提升】(1)机械能守恒定律的三种表达式守恒观点:Ek1Ep1Ek2Ep2转化观点:EpEk转移观点:EA增EB减(2)机械能守恒定律解题的
6、基本思路选取研究对象物体系或物体根据研究对象所经历的物理过程,进行受力、做功分析,判断机械能是否守恒恰当地选取参考平面,确定研究对象初末态时的机械能灵活选取机械能守恒的表达式列机械能守恒定律方程解方程,统一单位,进行运算,求出结果,进行检验【变式探究】 (多选)如图所示,物体A的质量为M,圆环B的质量为m,通过轻绳连接在一起,跨过光滑的定滑轮,圆环套在光滑的竖直杆上,设杆足够长开始时连接圆环的绳处于水平,长度为l,现从静止释放圆环不计定滑轮和空气的阻力,以下说法正确的是()A当M2m时,l越大,则圆环m下降的最大高度h越大B当M2m时,l越大,则圆环m下降的最大高度h越小C当Mm时,且l确定,
7、则圆环m下降过程中速度先增大后减小到零D当Mm时,且l确定,则圆环m下降过程中速度一直增大【解析】由系统机械能守恒可得mghMg(l),当M2m时,hl,所以A选项正确;当Mm时,对圆环受力分析如图,可知FTMg,故圆环在下降过程中系统的重力势能一直在减少,则系统的动能一直在增加,所以D选项正确【答案】AD【变式探究】(多选)如图所示,物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧,物体B的质量为2m,放置在倾角为30的光滑斜面上,物体A的质量为m,用手托着物体A使弹簧处于原长,细绳伸直,A与地面的距离为h,物体B静止在斜面上挡板P处放手后物体A下落,与地面即将接触时速度大小为v,此时物体B对挡
8、板恰好无压力,则下列说法正确的是()A弹簧的劲度系数为B此时弹簧的弹性势能等于mghmv2C此时物体A的加速度大小为g,方向竖直向上D此后物体B可能离开挡板沿斜面向上运动【答案】AB【变式探究】(多选)如图所示,滑块A、B的质量均为m,A套在倾斜固定的直杆上,倾斜杆与水平面成45角,B套在水平固定的直杆上,两杆分离不接触,两直杆间的距离忽略不计,两直杆足够长,A、B通过铰链用长度为L的刚性轻杆(初始时轻杆与水平面成30角)连接,A、B从静止释放,B开始沿水平杆向右运动,不计一切摩擦,滑块A、B视为质点,重力加速度为g,下列说法正确的是()AA、B组成的系统机械能守恒B当A到达B所在的水平面时,
9、A的速度为CB到达最右端时,A的速度为DB的最大速度为【答案】AD【方法技巧】判断机械能是否守恒的方法(1)利用机械能的定义判断(直接判断):若物体在水平面匀速运动,其动能、势能均不变,机械能不变若一个物体沿斜面匀速下滑,其动能不变,重力势能减少,其机械能减少(2)利用做功判断:若物体或系统只有重力(或系统内弹力)做功,虽受其他力,但其他力不做功,或其他力做功的代数和为零,机械能守恒(3)利用能量转化来判断:若物体或系统中只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式的能的转化,则物体或系统机械能守恒(4)绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等,除非题目特别说明,否则机械能不守恒【命题热点突破二】功能
10、关系的应用(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增列式求解例2、(2018年江苏卷)如图所示,轻质弹簧一端固定,另一端连接一小物块,O点为弹簧在原长时物块的位置物块由A点静止释放,沿粗糙程度相同的水平面向右运
11、动,最远到达B点在从A到B的过程中,物块( ) A. 加速度先减小后增大B. 经过O点时的速度最大C. 所受弹簧弹力始终做正功D. 所受弹簧弹力做的功等于克服摩擦力做的功【答案】AD【解析】本题考查力与运动的关系和功能关系,意在考查学生的综合分析能力。物体从A点到O点过程,弹力逐渐减为零,刚开始弹簧弹力大于摩擦力,故可分为弹力大于摩擦力过程和弹力小于摩擦力过程:弹力大于摩擦力过程,合力向右,加速度也向右,由于弹力减小,摩擦力不变,小球所受合力减小加速度减小,弹力等于摩擦力时速度最大,此位置在A点与O点之间;弹力小于摩擦力过程,合力方向与运动方向相反,弹力减小,摩擦力大小不变,物体所受合力增大,
12、物体的加速度随弹簧形变量的减小而增加,物体作减速运动;从O点到B点的过程弹力增大,合力向左,加速度继续增大,选项A正确、选项B错误;从A点到O点过程,弹簧由压缩恢复原长弹力做正功,从O点到B点的过程,弹簧伸长,弹力做负功,故选项C错误;从A到B的过程中根据动能定理弹簧弹力做的功等于物体克服摩擦力做的功,故选项D正确。【变式探究】轻质弹簧原长为2l,将弹簧竖直放置在地面上,在其顶端将一质量为5m的物体由静止释放,当弹簧被压缩到最短时,弹簧长度为l.现将该弹簧水平放置,一端固定在A点,另一端与物块P接触但不连接.AB是长度为5l的水平轨道,B端与半径为l的光滑半圆轨道BCD相切,半圆的直径BD竖直
13、,如图5所示.物块P与AB间的动摩擦因数0.5.用外力推动物块P,将弹簧压缩至长度l,然后放开,P开始沿轨道运动,重力加速度大小为g.图5(1)若P的质量为m,求P到达B点时速度的大小,以及它离开圆轨道后落回到AB上的位置与B点之间的距离;(2)若P能滑上圆轨道,且仍能沿圆轨道滑下,求P的质量的取值范围.若P能沿圆轨道运动到D点,其到达D点时的向心力不能小于重力,即P此时的速度大小v应满足mg0设P滑到D点时的速度为vD,由机械能守恒定律得mvmvmg2l联立式得vDvD满足式要求,故P能运动到D点,并从D点以速度vD水平射出.设P落回到轨道AB所需的时间为t,由运动学公式得2lgt2P落回到
14、AB上的位置与B点之间的距离为svDt联立式得s2l(2)设P的质量为M,为使P能滑上圆轨道,它到达B点时的速度不能小于零.由式可知5mglMg4l要使P仍能沿圆轨道滑回,P在圆轨道的上升高度不能超过半圆轨道的中点C.由机械能守恒定律有MvB2MglEpMvB2Mg4l联立式得mMm答案(1)2l(2)mMtan 2,最大静摩擦力等于滑动摩擦力,A与挡板P相撞的过程中没有机械能损失将A、B同时由静止释放(1)求A、B释放瞬间小物块A的加速度大小a1;(2)若A与挡板P不相撞,求木板B的最小长度l0;(3)若木板B的长度为l,求整个过程中木板B运动的总路程【解析】(1)释放A、B,它们一起匀加速
15、下滑以A、B为研究对象,由牛顿第二定律有mgsin 2mgcos ma1,解得a1gsin 2gcos . (3)分两种情况:若ll0,B与挡板P相撞后不反弹,A一直减速直到静止在木板B上木板B通过的路程xLl若ltan 2”),找出联系不同阶段的“桥梁”(2)受力及功能分析:分析物体所经历的各个运动过程的受力情况以及做功情况的变化,选择适合的规律求解,如例题中第(3)问,若ll0时,A与挡板P碰后运动情况的分析(3)规律应用:对滑块和滑板分别运用动能定理,或者对系统运用能量守恒定律如图所示,要注意区分三个位移【变式探究】如图甲所示,倾角30的足够长固定光滑斜面上,用平行于斜面的轻弹簧拉着质量
16、m1 kg的物体沿斜面向上运动已知物体在t1 s 到t3 s这段时间的v t图象如图乙所示,弹簧的劲度系数k200 N/m,重力加速度g取10 m/s2.则在该段时间内()A物体的加速度大小为2 m/s2B弹簧的伸长量为3 cmC弹簧的弹力做功为30 JD物体的重力势能增加36 J【答案】B【变式探究】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.
17、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.(2)t11 s后,拉力F2mg,铁块B做匀速运动,速度大小为v1;木板A仍做匀加速运动,又经过时间t2,速度与铁块B相等v1aBt1又v1aA(t1t2)解得t21 s设A、B速度相等后一起做匀加速运动,运动时间t32 s,加速度为aF2(Mm)aa1 m/s2木板A受到的静摩擦力FfMamg,A、B一起运动xaBtv1t2aA(t1t2)2代入数据得x2 m.(3)01 s内拉力做的功W1F1x1F1aBt12 J12 s内拉力做的功W2F
18、2x2F2v1t28 J24 s内拉力做的功W3F2x3F2(v1t3at)20 J04 s内拉力做的功WW1W2W340 J.(4)系统的摩擦热Q只发生在铁块与木板相对滑动阶段,此过程中系统产生的摩擦热Qmgx4 J.【答案】(1)2 m/s24 m/s2(2)2 m(3)40 J(4)4 J【高考真题解读】1.(2018高考全国卷,T18)如图,abc是竖直面内的光滑固定轨道,ab水平,长度为2R;bc是半径为R的四分之一圆弧,与ab相切于b点一质量为m的小球,始终受到与重力大小相等的水平外力的作用,自a点处从静止开始向右运动重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点,机械能的增
- 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:
- 高考物理 命题猜想与仿真押题 专题06 机械能守恒定律 功能关系命题猜想含解析-人教版高三全册物理试题 高考
链接地址:https://www.taowenge.com/p-92289802.html
限制150内