2018年高考物理二輪復(fù)習(xí) 專題04 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用講學(xué)案

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1、 專題04 功能關(guān)系在力學(xué)中的應(yīng)用 本專題主要用功能的觀點解決物體的運動和帶電體、帶電粒子、導(dǎo)體棒在電場或磁場中的運動問題．考查的重點有以下幾方面：①重力、摩擦力、靜電力和洛倫茲力的做功特點和求解；②與功、功率相關(guān)的分析與計算；③幾個重要的功能關(guān)系的應(yīng)用；④動能定理的綜合應(yīng)用；⑤綜合應(yīng)用機(jī)械能守恒定律和能量守恒定律分析問題． 本專題是高考的重點和熱點，命題情景新，聯(lián)系實際密切，綜合性強(qiáng)，側(cè)重在計算題中命題，是高考的壓軸題． 本專題的高頻考點主要集中在功和功率的計算、動能定理、機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系的應(yīng)用等幾個方面，難度中等，本專題知識還常與曲線運動、電場、磁場、電磁感應(yīng)相聯(lián)系進(jìn)行

2、綜合考查，復(fù)習(xí)時應(yīng)多注意這些知識的綜合訓(xùn)練和應(yīng)用。功、能、能量守恒是近幾年高考理科綜合物理命題的重點、熱點和焦點，也是廣大考生普遍感到棘手的難點之一．能量守恒貫穿于整個高中物理學(xué)習(xí)的始終，是聯(lián)系各部分知識的主線．它不僅為解決力學(xué)問題開辟了一條重要途徑，同時也為我們分析問題和解決問題提供了重要依據(jù)．守恒思想是物理學(xué)中極為重要的思想方法，是物理學(xué)研究的極高境界，是開啟物理學(xué)大門的金鑰匙，同樣也是對考生進(jìn)行方法教育和能力培養(yǎng)的重要方面．因此，功、能、能量守恒可謂高考物理的重中之重，常作為壓軸題出現(xiàn)在物理試卷中．縱觀近幾年高考理科綜合試題，功、能、能量守恒考查的特點是： ①靈活性強(qiáng)，難度較大，能力要

3、求高，內(nèi)容極豐富，多次出現(xiàn)綜合計算； ②題型全，不論是從內(nèi)容上看還是從方法上看都極易滿足理科綜合試題的要求，經(jīng)常與牛頓運動定律、圓周運動、電磁學(xué)和近代物理知識綜合運用，在高考中所占份量相當(dāng)大． 一、求功的方法比較 1．恒力做功的求法 (1)應(yīng)用公式W＝Fscosα其中α是F、s間的夾角． (2)用動能定理(從做功的效果)求功： 此公式可以求恒力做功也可以求變力做功． 特別提醒：(1)應(yīng)用動能定理求的功是物體所受合外力的功，而不是某一個力的功． (2)合外力的功也可用W合＝F合scosα或W合＝F1s1cosα＋F2s2cosα＋…求解． 2．變力做功的求法 名

4、　稱 適用條件 求　法 平均值法 變力F是位移s的線性函數(shù) W＝Fscosα 圖象法 已知力F與位移s的 F－s圖象 圖象下方的面積表示力做的功 功率法 已知力F做功的功率恒定 W＝Pt 轉(zhuǎn)換法 力的大小不變，方向改變，如阻力做功，通過滑輪連接 將拉力對物體做功轉(zhuǎn)換為力對繩子做功，阻力做功W＝－Ff·s 功能法 一般變力、曲線運動、直線運動 W合＝ΔEk或W其他＝ΔE 特別提醒：(1)摩擦力既可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功． (2)相互摩擦的系統(tǒng)內(nèi)：一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總為零，靜摩擦力起著傳遞機(jī)械能的作用，而

5、沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能；一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和等于摩擦力與相對路程的乘積，其值為負(fù)值，W＝－Ff·s相對，且Ff·s相對＝ΔE損＝Q內(nèi)能． 二、兩種功率表達(dá)式的比較 1．功率的定義式：P＝，所求出的功率是時間t內(nèi)的平均功率． 2．功率的計算式：P＝Fvcosθ，其中θ是力與速度間的夾角，該公式有兩種用法： (1)求某一時刻的瞬時功率．這時F是該時刻的作用力大小，取瞬時值，對應(yīng)的P為F在該時刻的瞬時功率； (2)當(dāng)v為某段位移(時間)內(nèi)的平均速度時，則要求這段位移(時間)內(nèi)F必須為恒力，對應(yīng)的P為F在該段時間內(nèi)的平均功率． 特別提醒：公式P＝Fvcosθ在高中階段常用于機(jī)

6、車類問題的處理，此時P指發(fā)動機(jī)的輸出功率，F(xiàn)為牽引力，F(xiàn)f為阻力，則任一時刻都滿足P＝F·v，機(jī)車任一狀態(tài)的加速度a＝，當(dāng)機(jī)車勻速運動時，F(xiàn)＝Ff，P＝F·v＝Ff·v. 三、對動能定理的理解 1．對公式的理解 (1)計算式為標(biāo)量式，沒有方向性，動能的變化為末動能減去初動能． (2)研究對象是單一物體或可以看成單一物體的整體． (3)公式中的位移和速度必須是相對于同一參考系，一般以地面為參考系． 2．動能定理的優(yōu)越性 (1)適用范圍廣：應(yīng)用于直線運動，曲線運動，單一過程，多過程，恒力做功，變力做功． (2)應(yīng)用便捷：公式不涉及物體運動過程的細(xì)節(jié)，不涉及加速度和時間問題，應(yīng)用時比

7、牛頓運動定律和運動學(xué)方程方便，而且能解決牛頓運動定律不能解決的變力問題和曲線運動問題 考點一　力學(xué)中的幾個重要功能關(guān)系的應(yīng)用 例1．【2017·天津卷】“天津之眼”是一座跨河建設(shè)、橋輪合一的摩天輪，是天津市的地標(biāo)之一。摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動。下列敘述正確的是 A．摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客的機(jī)械能保持不變 B．在最高點，乘客重力大于座椅對他的支持力 C．摩天輪轉(zhuǎn)動一周的過程中，乘客重力的沖量為零 D．摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客重力的瞬時功率保持不變 【答案】B 【變式探究】將質(zhì)量為m的小球在距地面高度為h處拋出，拋出時的速度大小為v0

8、，小球落到地面時的速度大小為2v0，若小球受到的空氣阻力不能忽略，則對于小球下落的整個過程，下面說法中正確的是(　　) A．小球克服空氣阻力做的功小于mgh B．重力對小球做的功等于mgh C．合外力對小球做的功小于mv D．重力勢能的減少量等于動能的增加量 答案　AB 解析　從拋出到落地過程中動能變大了，重力做的功大于空氣阻力所做的功，而這個過程中重力對小球做的功為mgh，所以選項A、B正確；從拋出到落地過程中，合外力做的功等于小球動能的變化量：W合＝ΔEk＝m(2v0)2－mv＝mv>mv，選項C錯誤；因為小球在下落的過程中克服空氣阻力做功，所以重力勢能的減少量大于動能的增加量

9、，選項D錯誤． 【變式探究】如圖1所示，足夠長傳送帶與水平方向的傾角為θ，物塊a通過平行于傳送帶的輕繩跨過光滑輕滑輪與物塊b相連，b的質(zhì)量為m，開始時a、b及傳送帶均靜止，且a不受傳送帶摩擦力作用，現(xiàn)讓傳送帶逆時針勻速轉(zhuǎn)動，則在b上升h高度(未與滑輪相碰)過程中(　　) 圖1 A．物塊a重力勢能減少mgh B．摩擦力對a做的功大于a機(jī)械能的增加 C．摩擦力對a做的功小于物塊a、b動能增加之和 D．任意時刻，重力對a、b做功的瞬時功率大小相等 答案　ABD 考點二　動力學(xué)方法和動能定理的綜合應(yīng)用 例2．【2017·江蘇卷】一小物塊沿斜面向上滑動，然后滑回到原處．物塊初動能為

10、，與斜面間的動摩擦因數(shù)不變，則該過程中，物塊的動能與位移的關(guān)系圖線是 【答案】C 【解析】向上滑動的過程中，根據(jù)動能定理：，同理，下滑過程中，由動能定理可得：，故C正確；ABD錯誤． 【變式探究】某家用桶裝純凈水手壓式飲水器如圖2所示，在手連續(xù)穩(wěn)定的按壓下，出水速度為v，供水系統(tǒng)的效率為η，現(xiàn)測量出桶底到出水管之間的高度差H，出水口傾斜，其離出水管的高度差可忽略，出水口的橫截面積為S，水的密度為ρ，重力加速度為g，則下列說法正確的是(　　) 圖2 A．出水口單位時間內(nèi)的出水體積Q＝vS B．出水口所出水落地時的速度 C．出水后，手連續(xù)穩(wěn)定按壓的功率為＋ D．手按壓輸入的

11、功率等于單位時間內(nèi)所出水的動能和重力勢能之和 答案　AC 【變式探究】如圖3所示，質(zhì)量為m的滑塊從 h高處的a點沿圓弧軌道ab滑入水平軌道bc，滑塊與軌道的動摩擦因數(shù)相同．滑塊在a、c兩點時的速度大小均為v，ab弧長與bc長度相等．空氣阻力不計，則滑塊從a到c的運動過程中(　　) 圖3 A．小球的動能始終保持不變 B．小球在bc過程克服阻力做的功一定等于mgh C．小球經(jīng)b點時的速度大于 D．小球經(jīng)b點時的速度等于 答案　C 考點三　綜合應(yīng)用動力學(xué)和能量觀點分析多過程問題 例3．【2017·天津卷】（16分）如圖所示，物塊A和B通過一根輕質(zhì)不可伸長的細(xì)繩連接，跨放在質(zhì)量

12、不計的光滑定滑輪兩側(cè)，質(zhì)量分別為mA=2 kg、mB=1 kg。初始時A靜止于水平地面上，B懸于空中。先將B豎直向上再舉高h(yuǎn)=1.8 m（未觸及滑輪）然后由靜止釋放。一段時間后細(xì)繩繃直，A、B以大小相等的速度一起運動，之后B恰好可以和地面接觸。取g=10 m/s2?？諝庾枇Σ挥?。求： （1）B從釋放到細(xì)繩剛繃直時的運動時間t； （2）A的最大速度v的大小； （3）初始時B離地面的高度H。 【答案】（1） （2） （3） 【解析】（1）B從釋放到細(xì)繩剛繃直前做自由落體運動，有：解得： （2）設(shè)細(xì)繩繃直前瞬間B速度大小為vB，有 細(xì)繩繃直瞬間，細(xì)繩張力遠(yuǎn)大于A、B的重力，A、

13、B相互作用，總動量守恒： 繩子繃直瞬間，A、B系統(tǒng)獲得的速度： 之后A做勻減速運動，所以細(xì)繩繃直瞬間的速度v即為最大速度，A的最大速度為2 m/s 【變式探究】如圖5所示，水平桌面上有一輕彈簧，左端固定在A點，自然狀態(tài)時其右端位于B點．水平桌面右側(cè)有一豎直放置的光滑軌道MNP，其形狀為半徑R＝0.8 m的圓環(huán)剪去了左上角135°的圓弧，MN為其豎直直徑，P點到桌面的豎直距離也是R.用質(zhì)量m1＝0.4 kg的物塊將彈簧緩慢壓縮到C點，釋放后彈簧恢復(fù)原長時物塊恰停止在B點．用同種材料、質(zhì)量為m2＝0.2 kg的物塊將彈簧緩慢壓縮到C點釋放，物塊過B點后做勻變速運動，其位移與時間的關(guān)系為x＝6

14、t－2t2，物塊飛離桌面后由P點沿切線落入圓軌道．不計空氣阻力g＝10 m/s2，求： 圖5 (1)物塊m2過B點時的瞬時速度v0及與桌面間的滑動摩擦因數(shù)； (2)BP之間的水平距離； (3)判斷m2能否沿圓軌道到達(dá)M點(要有計算過程)； (4)釋放后m2運動過程中克服摩擦力做的功． 答案　(1)6 m/s　0.4　(2)4.1 m　(3)不能　(4)5.6 J 解析　(1)由物塊m2過B點后其位移與時間的關(guān)系x＝6t－2t2與x＝v0t＋at2比較得： v0＝6 m/s 加速度a＝－4 m/s2 而－μm2g＝m2a 得μ＝0.4 (2)設(shè)物塊由D點以vD做平拋

15、運動 落到P點時其豎直速度為vy＝ 根據(jù)幾何關(guān)系有：＝tan 45° 解得vD＝4 m/s 運動時間為：t＝＝ s＝0.4 s 所以DP的水平位移為：4×0.4 m＝1.6 m BD間位移為xBD＝＝2.5 m 所以BP間位移為2.5 m＋1.6 m＝4.1 m (3)設(shè)物塊到達(dá)M點的臨界速度為vM，有： m2g＝m2 vM＝＝2 m/s 由機(jī)械能守恒定律得： m2vM′2＝m2v－m2gR 解得vM′＝ m/s 因為<2 所以物塊不能到達(dá)M點． 【變式探究】如圖6所示，高臺的上面有一豎直的圓弧形光滑軌道，半徑R＝ m，軌道端點B的切線水平．質(zhì)量M＝5 kg

16、的金屬滑塊(可視為質(zhì)點)由軌道頂端A由靜止釋放，離開B點后經(jīng)時間t＝1 s撞擊在斜面上的P點．已知斜面的傾角θ＝37°，斜面底端C與B點的水平距離x0＝3 m．g取10 m/s2，sin 37° ＝0.6，cos 37°＝0.8，不計空氣阻力． 圖6 (1)求金屬滑塊M運動至B點時對軌道的壓力大??； (2)若金屬滑塊M離開B點時，位于斜面底端C點、質(zhì)量m＝1 kg的另一滑塊，在沿斜面向上的恒定拉力F作用下由靜止開始向上加速運動，恰好在P點被M擊中．已知滑塊m與斜面間動摩擦因數(shù)μ＝0.25，求拉力F大??； (3)滑塊m與滑塊M碰撞時間忽略不計，碰后立即撤去拉力F，此時滑塊m速度變?yōu)?

17、 m/s，仍沿斜面向上運動，為了防止二次碰撞，迅速接住并移走反彈的滑塊M，求滑塊m此后在斜面上運動的時間． 答案　(1) 150 N　(2)13 N　(3)(0.5＋) s (2)M離開B后做平拋運動 水平方向：x＝vBt＝5 m 由幾何知識可知，m的位移：s＝＝2.5 m 設(shè)滑塊m向上運動的加速度為a 由勻變速運動的位移公式得：s＝at2 解得a＝5 m/s2 對滑塊m，由牛頓第二定律得： F－mgsin 37°－μmgcos 37°＝ma 解得F＝13 N (3)撤去拉力F后，對m，由牛頓第二定律得： mgsin 37°＋μmgcos 37°＝ma′ 解得a

18、′＝8 m/s2 滑塊上滑的時間t′＝＝0.5 s 上滑位移：s′＝＝1 m 滑塊m沿斜面下滑時，由牛頓第二定律得： mgsin 37°－μmgcos 37°＝ma″ 解得a″＝4 m/s2 下滑過程s＋s′＝a″t″2 解得t″＝ s 滑塊返回所用時間：t＝t′＋t″＝(0.5＋) s 1．【2017·新課標(biāo)Ⅱ卷】如圖，一光滑大圓環(huán)固定在桌面上，環(huán)面位于豎直平面內(nèi)，在大圓環(huán)上套著一個小環(huán)。小環(huán)由大圓環(huán)的最高點從靜止開始下滑，在小環(huán)下滑的過程中，大圓環(huán)對它的作用力 A．一直不做功 B．一直做正功 C．始終指向大圓環(huán)圓心 D．始終背離大圓環(huán)圓

19、心 【答案】A 2.【2017·江蘇卷】一小物塊沿斜面向上滑動，然后滑回到原處．物塊初動能為，與斜面間的動摩擦因數(shù)不變，則該過程中，物塊的動能與位移的關(guān)系圖線是 【答案】C 【解析】向上滑動的過程中，根據(jù)動能定理：，同理，下滑過程中，由動能定理可得：，故C正確；ABD錯誤． 3.【2017·新課標(biāo)Ⅲ卷】如圖，一質(zhì)量為m，長度為l的均勻柔軟細(xì)繩PQ豎直懸掛。用外力將繩的下端Q緩慢地豎直向上拉起至M點，M點與繩的上端P相距。重力加速度大小為g。在此過程中，外力做的功為 A． B． C． D． 【答案】A 4．【2017·天津卷】“天津之眼”是一座跨河建設(shè)、橋輪

20、合一的摩天輪，是天津市的地標(biāo)之一。摩天輪懸掛透明座艙，乘客隨座艙在豎直面內(nèi)做勻速圓周運動。下列敘述正確的是 A．摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客的機(jī)械能保持不變 B．在最高點，乘客重力大于座椅對他的支持力 C．摩天輪轉(zhuǎn)動一周的過程中，乘客重力的沖量為零 D．摩天輪轉(zhuǎn)動過程中，乘客重力的瞬時功率保持不變 【答案】B 5．【2017·新課標(biāo)Ⅱ卷】如圖，半圓形光滑軌道固定在水平地面上，半圓的直徑與地面垂直。一小物塊以速度從軌道下端滑入軌道，并從軌道上端水平飛出，小物塊落地點到軌道下端的距離與軌道半徑有關(guān)，此距離最大時。對應(yīng)的軌道半徑為（重力加速度大小為g） A． B． C．

21、 D． 【答案】B 【解析】物塊由最低點到最高點有：；物塊做平拋運動：x=v1t；；聯(lián)立解得：，由數(shù)學(xué)知識可知，當(dāng)時，x最大，故選B。 6．【2017·江蘇卷】如圖所示，三個小球A、B、C的質(zhì)量均為m，A與B、C間通過鉸鏈用輕桿連接，桿長為L，B、C置于水平地面上，用一輕質(zhì)彈簧連接，彈簧處于原長．現(xiàn)A由靜止釋放下降到最低點，兩輕桿間夾角α由60°變?yōu)?20°，A、B、C在同一豎直平面內(nèi)運動，彈簧在彈性限度內(nèi)，忽略一切摩擦，重力加速度為g．則此下降過程中 （A）A的動能達(dá)到最大前，B受到地面的支持力小于mg （B）A的動能最大時，B受到地面的支持力等于mg （C）彈簧的彈性勢

22、能最大時，A的加速度方向豎直向下 （D）彈簧的彈性勢能最大值為mgL 【答案】AB 7．【2017·天津卷】（16分）如圖所示，物塊A和B通過一根輕質(zhì)不可伸長的細(xì)繩連接，跨放在質(zhì)量不計的光滑定滑輪兩側(cè)，質(zhì)量分別為mA=2 kg、mB=1 kg。初始時A靜止于水平地面上，B懸于空中。先將B豎直向上再舉高h(yuǎn)=1.8 m（未觸及滑輪）然后由靜止釋放。一段時間后細(xì)繩繃直，A、B以大小相等的速度一起運動，之后B恰好可以和地面接觸。取g=10 m/s2?？諝庾枇Σ挥?。求： （1）B從釋放到細(xì)繩剛繃直時的運動時間t； （2）A的最大速度v的大?。? （3）初始時B離地面的高度H。 【答案】（

23、1） （2） （3） 【解析】（1）B從釋放到細(xì)繩剛繃直前做自由落體運動，有：解得： （2）設(shè)細(xì)繩繃直前瞬間B速度大小為vB，有 細(xì)繩繃直瞬間，細(xì)繩張力遠(yuǎn)大于A、B的重力，A、B相互作用，總動量守恒： 繩子繃直瞬間，A、B系統(tǒng)獲得的速度： 之后A做勻減速運動，所以細(xì)繩繃直瞬間的速度v即為最大速度，A的最大速度為2 m/s 1.【2016·全國卷Ⅱ】 兩實心小球甲和乙由同一種材料制成，甲球質(zhì)量大于乙球質(zhì)量．兩球在空氣中由靜止下落，假設(shè)它們運動時受到的阻力與球的半徑成正比，與球的速率無關(guān)．若它們下落相同的距離，則(　　) A．甲球用的時間比乙球長 B．甲球末速度的大小大于乙球末

24、速度的大小 C．甲球加速度的大小小于乙球加速度的大小 D．甲球克服阻力做的功大于乙球克服阻力做的功 【答案】BD　【解析】設(shè)f＝kR，則由牛頓第二定律得F合＝mg－f＝ma，而m＝πR3·ρ，故a＝g－，由m甲>m乙、ρ甲＝ρ乙可知a甲>a乙，故C錯誤；因甲、乙位移相同，由v2＝2ax可知，v甲>v乙，B正確；由x＝at2可知，t甲f乙，則W甲克服>W乙克服，D正確． 2．【2016·天津卷】 我國高鐵技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，和諧號動車組是由動車和拖車編組而成，提供動力的車廂叫動車，不提供動力的車廂叫拖車．假設(shè)動車組各車廂質(zhì)量均相等

25、，動車的額定功率都相同，動車組在水平直軌道上運行過程中阻力與車重成正比．某列動車組由8節(jié)車廂組成，其中第1、5節(jié)車廂為動車，其余為拖車，則該動車組(　　) 圖1- A．啟動時乘客受到車廂作用力的方向與車運動的方向相反 B．做勻加速運動時，第5、6節(jié)與第6、7節(jié)車廂間的作用力之比為3∶2 C．進(jìn)站時從關(guān)閉發(fā)動機(jī)到停下來滑行的距離與關(guān)閉發(fā)動機(jī)時的速度成正比 D．與改為4節(jié)動車帶4節(jié)拖車的動車組最大速度之比為1∶2 3．【2016·全國卷Ⅰ】 如圖1-，一輕彈簧原長為2R，其一端固定在傾角為37°的固定直軌道AC的底端A處，另一端位于直軌道上B處，彈簧處于自然狀態(tài)，直軌道與一半徑為R

26、的光滑圓弧軌道相切于C點，AC＝7R，A、B、C、D均在同一豎直平面內(nèi)．質(zhì)量為m的小物塊P自C點由靜止開始下滑，最低到達(dá)E點(未畫出)，隨后P沿軌道被彈回，最高到達(dá)F點，AF＝4R，已知P與直軌道間的動摩擦因數(shù)μ＝，重力加速度大小為g.(取sin 37°＝，cos 37°＝) (1)求P第一次運動到B點時速度的大小． (2)求P運動到E點時彈簧的彈性勢能． (3)改變物塊P的質(zhì)量，將P推至E點，從靜止開始釋放．已知P自圓弧軌道的最高點D處水平飛出后，恰好通過G點．G點在C點左下方，與C點水平相距R、豎直相距R，求P運動到D點時速度的大小和改變后P的質(zhì)量． 圖1- 【答案】 (1)

27、2　(2)mgR　(3)　m (2)設(shè)BE＝x，P到達(dá)E點時速度為零，設(shè)此時彈簧的彈性勢能為Ep.P由B點運動到E點的過程中，由動能定理有 mgxsin θ－μmgxcos θ－Ep＝0－mv?、? E、F之間的距離l1為 l1＝4R－2R＋x?、? P到達(dá)E點后反彈，從E點運動到F點的過程中，由動能定理有 Ep－mgl1sin θ－μmgl1cos θ＝0?、? 聯(lián)立③④⑤⑥式并由題給條件得 x＝R　⑦ Ep＝mgR?、? (3)設(shè)改變后P的質(zhì)量為m1，D點與G點的水平距離x1和豎直距離y1分別為 x1＝R－Rsin θ　⑨ y1＝R＋R＋Rcos θ?、? 式中，已應(yīng)

28、用了過C點的圓軌道半徑與豎直方向夾角仍為θ的事實． 設(shè)P在D點的速度為vD，由D點運動到G點的時間為t.由平拋物運動公式有 y1＝gt2　? x1＝vDt　? 聯(lián)立⑨⑩??式得 vD＝　? 設(shè)P在C點速度的大小為vC，在P由C運動到D的過程中機(jī)械能守恒，有 m1v＝m1v＋m1g　? P由E點運動到C點的過程中，同理，由動能定理有 Ep－m1g(x＋5R)sin θ－μm1g(x＋5R)cos θ＝m1v? 聯(lián)立⑦⑧???式得 m1＝m　? 4．【2016·全國卷Ⅱ】 小球P和Q用不可伸長的輕繩懸掛在天花板上，P球的質(zhì)量大于Q球的質(zhì)量，懸掛P球的繩比懸掛Q球的繩短．將兩

29、球拉起，使兩繩均被水平拉直，如圖1-所示．將兩球由靜止釋放，在各自軌跡的最低點(　　) 圖1- A．P球的速度一定大于Q球的速度 B．P球的動能一定小于Q球的動能 C．P球所受繩的拉力一定大于Q球所受繩的拉力 D．P球的向心加速度一定小于Q球的向心加速度 【答案】C　 5．【2016·全國卷Ⅲ】 一質(zhì)點做速度逐漸增大的勻加速直線運動，在時間間隔t內(nèi)位移為s，動能變?yōu)樵瓉淼?倍．該質(zhì)點的加速度為(　　) A. B. C. D. 【答案】A　 6．【2016·全國卷Ⅲ】 如圖所示，一固定容器的內(nèi)壁是半徑為R的半球面；在半球面水平直徑的一端有一質(zhì)量為m的質(zhì)點P.它在容器

30、內(nèi)壁由靜止下滑到最低點的過程中，克服摩擦力做的功為W.重力加速度大小為g.設(shè)質(zhì)點P在最低點時，向心加速度的大小為a，容器對它的支持力大小為N，則(　　) 圖1- A．a(chǎn)＝ B．a(chǎn)＝ C．N＝ D．N＝ 【答案】AC　 【解析】質(zhì)點P下滑到底端的過程，由動能定理得mgR－W＝mv2－0，可得v2＝，所以a＝＝，A正確，B錯誤；在最低點，由牛頓第二定律得N－mg＝m，故N＝mg＋m＝mg＋·＝，C正確，D錯誤． 7．【2016·天津卷】 我國將于2022年舉辦冬奧會，跳臺滑雪是其中最具觀賞性的項目之一．如圖1-所示，質(zhì)量m＝60 kg的運動員從長直助滑道AB的A處由靜止開始以加

31、速度a＝3.6 m/s2勻加速滑下，到達(dá)助滑道末端B時速度vB＝24 m/s，A與B的豎直高度差H＝48 m．為了改變運動員的運動方向，在助滑道與起跳臺之間用一段彎曲滑道銜接，其中最低點C處附近是一段以O(shè)為圓心的圓弧．助滑道末端B與滑道最低點C的高度差h＝5 m，運動員在B、C間運動時阻力做功W＝－1530 J，g取10 m/s2. 圖1- (1)求運動員在AB段下滑時受到阻力Ff的大??； (2)若運動員能夠承受的最大壓力為其所受重力的6倍，則C點所在圓弧的半徑R至少應(yīng)為多大？ 【答案】 (1)144 N　(2)12.5 m 【解析】(1)運動員在AB上做初速度為零的勻加速運動

32、，設(shè)AB的長度為x，則有v＝2ax　 ① 由牛頓第二定律有mg－Ff＝ma?、? 聯(lián)立①②式，代入數(shù)據(jù)解得Ff＝144 N?、? 8．【2016·四川卷】 韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員．他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對他做功1900 J，他克服阻力做功100 J．韓曉鵬在此過程中(　　) A．動能增加了1900 J B．動能增加了2000 J C．重力勢能減小了1900 J D．重力勢能減小了2000 J 【答案】C　【解析】由題可得，重力做功1900 J，則重力勢能減少1900 J，可得C正確，D錯誤．由動能定理

33、：WG－Wf＝ΔEk可得動能增加1800 J，則A、B錯誤． 9．【2016·浙江卷】 如圖1-4所示為一滑草場，某條滑道由上下兩段高均為h，與水平面傾角分別為45°和37°的滑道組成，滑草車與草地之間的動摩擦因數(shù)為μ.質(zhì)量為m的載人滑草車從坡頂由靜止開始自由下滑，經(jīng)過上、下兩段滑道后，最后恰好靜止于滑道的底端(不計滑草車在兩段滑道交接處的能量損失，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8)．則(　　) 圖1-4 A．動摩擦因數(shù)μ＝ B．載人滑草車最大速度為 C．載人滑草車克服摩擦力做功為mgh D．載人滑草車在下段滑道上的加速度大小為g 10．【2016·全國卷Ⅱ

34、】 如圖1-，小球套在光滑的豎直桿上，輕彈簧一端固定于O點，另一端與小球相連．現(xiàn)將小球從M點由靜止釋放，它在下降的過程中經(jīng)過了N點．已知在M、N兩點處，彈簧對小球的彈力大小相等，且∠ONM<∠OMN<.在小球從M點運動到N點的過程中(　　) 圖1- A．彈力對小球先做正功后做負(fù)功 B．有兩個時刻小球的加速度等于重力加速度 C．彈簧長度最短時，彈力對小球做功的功率為零 D．小球到達(dá)N點時的動能等于其在M、N兩點的重力勢能差 11．如圖1-所示，傾角為α的斜面A被固定在水平面上，細(xì)線的一端固定于墻面，另一端跨過斜面頂端的小滑輪與物塊B相連，B靜止在斜面上．滑輪左側(cè)的細(xì)線水平

35、，右側(cè)的細(xì)線與斜面平行．A、B的質(zhì)量均為m.撤去固定A的裝置后，A、B均做直線運動．不計一切摩擦，重力加速度為g.求： 圖1- (1)A固定不動時，A對B支持力的大小N； (2)A滑動的位移為x時，B的位移大小s； (3)A滑動的位移為x時的速度大小vA. 【答案】(1)mgcos α　(2)　(3) 【解析】(1)支持力的大小N＝mgcos α (2)根據(jù)幾何關(guān)系sx＝x·(1－cos α)，sy＝x·sin α 且s＝ 解得s＝·x 12．【2016·全國卷Ⅱ】 輕質(zhì)彈簧原長為2l，將彈簧豎直放置在地面上，在其頂端將一質(zhì)量為5m的物體由靜止釋放，當(dāng)彈簧被壓縮

36、到最短時，彈簧長度為l.現(xiàn)將該彈簧水平放置，一端固定在A點，另一端與物塊P接觸但不連接．AB是長度為5l的水平軌道，B端與半徑為l的光滑半圓軌道BCD相切，半圓的直徑BD豎直，如圖所示．物塊P與AB間的動摩擦因數(shù)μ＝0.5.用外力推動物塊P，將彈簧壓縮至長度l，然后放開，P開始沿軌道運動，重力加速度大小為g. (1)若P的質(zhì)量為m，求P到達(dá)B點時速度的大小，以及它離開圓軌道后落回到AB上的位置與B點間的距離； (2)若P能滑上圓軌道，且仍能沿圓軌道滑下，求P的質(zhì)量的取值范圍． 圖1- 【答案】 (1)　2 l　(2)m≤M

37、時，質(zhì)量為5m的物體的動能為零，其重力勢能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢能．由機(jī)械能守恒定律，彈簧長度為l時的彈性勢能為 Ep＝5mgl?、? 設(shè)P的質(zhì)量為M，到達(dá)B點時的速度大小為vB，由能量守恒定律得 Ep＝Mv＋μMg·4l?、? 聯(lián)立①②式，取M＝m并代入題給數(shù)據(jù)得 vB＝　③ 若P能沿圓軌道運動到D點，其到達(dá)D點時的向心力不能小于重力，即P此時的速度大小v應(yīng)滿足 －mg≥0　④ 設(shè)P滑到D點時的速度為vD，由機(jī)械能守恒定律得 mv＝mv＋mg·2l　⑤ 聯(lián)立③⑤式得 vD＝?、? vD滿足④式要求，故P能運動到D點，并從D點以速度vD水平射出．設(shè)P落回到軌道AB所需的時間為t，

38、由運動學(xué)公式得 2l＝gt2?、? P落回到AB上的位置與B點之間的距離為 s＝vDt?、? 聯(lián)立⑥⑦⑧式得 s＝2 l?、? 1．(多選)(2015·新課標(biāo)全國Ⅱ·21)如圖5，滑塊a、b的質(zhì)量均為m，a套在固定豎直桿上，與光滑水平地面相距h，b放在地面上．a(chǎn)、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接，由靜止開始運動．不計摩擦，a、b可視為質(zhì)點，重力加速度大小為g.則(　　) 圖5 A．a(chǎn)落地前，輕桿對b一直做正功 B．a(chǎn)落地時速度大小為 C．a(chǎn)下落過程中，其加速度大小始終不大于g D．a(chǎn)落地前，當(dāng)a的機(jī)械能最小時，b對地面的壓力大小為mg 由a的受力圖可知，a下落過程中，

39、其加速度大小先小于g后大于g，選項C錯誤；當(dāng)a落地前b的加速度為零(即輕桿對b的作用力為零)時，b的機(jī)械能最大，a的機(jī)械能最小，這時b受重力、支持力，且FNb＝mg，由牛頓第三定律可知，b對地面的壓力大小為mg，選項D正確． 2．(2015·四川理綜·9)嚴(yán)重的霧霾天氣，對國計民生已造成了嚴(yán)重的影響，汽車尾氣是形成霧霾的重要污染源，“鐵腕治污”已成為國家的工作重點．地鐵列車可實現(xiàn)零排放，大力發(fā)展地鐵，可以大大減少燃油公交車的使用，減少汽車尾氣排放． 圖8 如圖8所示，若一地鐵列車從甲站由靜止啟動后做直線運動，先勻加速運動20s達(dá)最高速度72km/h，再勻速運動80s，接著勻減速運動1

40、5s到達(dá)乙站停?。O(shè)列車在勻加速運動階段牽引力為1×106N，勻速運動階段牽引力的功率為6×103kW，忽略勻減速運動階段牽引力所做的功． (1)求甲站到乙站的距離； (2)如果燃油公交車運行中做的功與該列車從甲站到乙站牽引力做的功相同，求公交車排放氣態(tài)污染物的質(zhì)量．(燃油公交車每做1焦耳功排放氣態(tài)污染物3×10－6克) 答案 (1)1950m　(2)2.04kg 解析　(1)設(shè)列車勻加速直線運動階段所用的時間為t1；距離為s1；在勻速直線運動階段所用的時間為t2，距離為s2，速度為v；在勻減速直線運動階段所用的時間為t3，距離為s3；甲站到乙站的距離為s.則s1＝vt1① s2＝

41、vt2② s3＝vt3③ s＝s1＋s2＋s3④ 聯(lián)立①②③④式并代入數(shù)據(jù)得 s＝1950m⑤ 1.【2014·重慶卷】某車以相同的功率在兩種不同的水平路面上行駛，受到的阻力分別為車重的k1和k2倍，最大速率分別為v1和v2，則(　　)　 A．v2＝k1v1 B．v2＝v1 C．v2＝v1 D．v2＝k2v1 【答案】B　 【解析】本題考查機(jī)車啟動過程中功率的相關(guān)知識．機(jī)車在不同的路面以相同的功率按最大速度行駛，可推斷機(jī)車做勻速直線運動，受力平衡，由公式P＝Fv，F(xiàn)＝kmg，可推出P＝k1mgv1＝k2mgv2，解得v2＝v1，故B正確，A、C、D錯誤． 2.【201

42、4·新課標(biāo)Ⅱ卷】取水平地面為重力勢能零點．一物塊從某一高度水平拋出，在拋出點其動能與重力勢能恰好相等．不計空氣阻力．該物塊落地時的速度方向與水平方向的夾角為(　　) A.　　　　　B. C. D. 【答案】B　 3.【2014·全國卷】一物塊沿傾角為θ的斜坡向上滑動．當(dāng)物塊的初速度為v時，上升的最大高度為H，如圖所示；當(dāng)物塊的初速度為時，上升的最大高度記為h.重力加速度大小為g.則物塊與斜坡間的動摩擦因數(shù)和h分別為(　　) A．tanθ和 B.tanθ和 C．tanθ和 D.tanθ和 【答案】D　 【解析】

43、本題考查能量守恒定律．根據(jù)能量守恒定律，以速度v上升時，mv2＝μmgcosθ＋mgH，以速度上升時m＝μmgcosθ＋mgh，解得h＝，μ＝tanθ，所以D正確． 4.【2014·廣東卷】圖9是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖，圖中①和②為楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦，在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中(　　) A．緩沖器的機(jī)械能守恒 B．摩擦力做功消耗機(jī)械能 C．墊板的動能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D．彈簧的彈性勢能全部轉(zhuǎn)化為動能 【答案】B　 5.【2014·廣東卷】(2)某同學(xué)根據(jù)機(jī)械能守恒定律，設(shè)計實驗探究彈簧的彈性勢能與壓縮量的關(guān)系． ①如圖23(a

44、)所示，將輕質(zhì)彈簧下端固定于鐵架臺，在上端的托盤中依次增加砝碼，測量相應(yīng)的彈簧長度，部分?jǐn)?shù)據(jù)如下表．由數(shù)據(jù)算得勁度系數(shù)k＝________N/m.(g取9.80 m/s2) 砝碼質(zhì)量(g) 50 100 150 彈簧長度(cm) 8.62 7.63 6.66 ②取下彈簧，將其一端固定于氣墊導(dǎo)軌左側(cè)，如圖23(b)所示；調(diào)整導(dǎo)軌，使滑塊自由滑動時，通過兩個光電門的速度大小________． ③用滑塊壓縮彈簧，記錄彈簧的壓縮量x；釋放滑塊，記錄滑塊脫離彈簧后的速度v.釋放滑塊過程中，彈簧的彈性勢能轉(zhuǎn)化為________． ④重復(fù)③中的操作，得到v與x的關(guān)系如圖23(c)．由圖

45、可知，v與x成________關(guān)系．由上述實驗可得結(jié)論：對同一根彈簧，彈性勢能與彈簧的________成正比． (a)　　　　　　　　　　　(b)　　　　　　　 (c) 【答案】(2)①50?、谙嗟取、刍瑝K的動能?、苷取嚎s量的平方 6.【2014·山東卷】某實驗小組利用彈簧秤和刻度尺，測量滑塊在木板上運動的最大速度． 實驗步驟： ①用彈簧秤測量橡皮泥和滑塊的總重力，記作G； ②將裝有橡皮泥的滑塊放在水平木板上，通過水平細(xì)繩和固定彈簧秤相連，如圖甲所示．在A端向右拉動木板，待彈簧秤示數(shù)穩(wěn)定后，將讀數(shù)記作F； ③改變滑塊上橡皮泥的質(zhì)量，重復(fù)步驟①②； 實驗數(shù)據(jù)如下表所

46、示： G/N 1.50 2.00 2.50 3.00 3.50 4.00 F/N 0.59 0.83 0.99 1.22 1.37 1.60 ④如圖乙所示，將木板固定在水平桌面上，滑塊置于木板上左端C處，細(xì)繩跨過定滑輪分別與滑塊和重物P連接，保持滑塊靜止，測量重物P離地面的高度h； ⑤滑塊由靜止釋放后開始運動并最終停在木板上的D點(未與滑輪碰撞)，測量C、D間的距離s. 圖甲 圖乙 完成下列作圖和填空： (1)根據(jù)表中數(shù)據(jù)在給定坐標(biāo)紙上作出FG圖線． (2)由圖線求得滑塊和木板間的動摩擦因數(shù)μ＝______(保留2位有效數(shù)字)．

47、(3)滑塊最大速度的大小v＝________(用h、s、μ和重力加速度g表示)． 【答案】(1)略 (2)0.40(0.38、0.39、0.41、0.42均正確) (3) 【解析】(1)根據(jù)實驗步驟③給出的實驗數(shù)據(jù)描點、連線即可． (2)上問所得圖線的斜率就是滑塊與木板間的動摩擦因數(shù)． （2013·新課標(biāo)II卷）20.目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變小。若衛(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是 A.衛(wèi)星的動能逐漸減小 B.由于地球引力做正功，引力勢能一定減小 C.由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變 D.衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢能的減小 【答案】BD 30