2022年高考物理 16功能關(guān)系精解分析

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1、2022年高考物理 16功能關(guān)系精解分析 動(dòng)態(tài)發(fā)布：xx山東理綜第22題、xx年高考海南物理第9題、xx安徽理綜卷第24題 命題規(guī)律：功能關(guān)系是高中物理重要的知識(shí)點(diǎn)，是高考考查的重點(diǎn)，高考命題常以新情境來(lái)考查，而且經(jīng)常與其他知識(shí)綜合出題。考查功能關(guān)系的題型一般為選擇題，綜合其它知識(shí)考查的一般為計(jì)算題，難度中等或偏難。 命題分析 考查方式一 考查動(dòng)能定理 【命題分析】除重力（或彈力）以外的力對(duì)物體做功等于機(jī)械能的變化?；瑒?dòng)摩擦力與相對(duì)位移（相對(duì)摩擦路程）的乘積等于產(chǎn)生的熱量。單獨(dú)考查動(dòng)能定理的考題難度中等或偏難。 例1（xx山東理綜第22題）如圖11所示，傾角q=30°的粗糙斜面固

2、定在地面上，長(zhǎng)為l、質(zhì)量為m、粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩置于斜面上，其上端與斜面頂端齊平。用細(xì)線將物塊與軟繩相連，物塊由靜止釋放后向下運(yùn)動(dòng)，直到軟繩剛好全部離開(kāi)斜面（此時(shí)物塊未到達(dá)地面）在此過(guò)程中 A．物塊的機(jī)械能逐漸增加 B．軟繩的重力勢(shì)能共減少了mgl/4 C．物塊重力勢(shì)能的減少等于軟繩克服摩擦力所做的功 D．軟繩的重力勢(shì)能的減少小于軟繩動(dòng)能的增加與軟繩克服摩擦力所做的功之和 【解析】物塊由靜止釋放后，物塊受到豎直向上的拉力作用，拉力對(duì)物塊做負(fù)功，物塊的機(jī)械能逐漸減少，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；粗細(xì)均勻、質(zhì)量分布均勻的軟繩其重心在軟繩的中心，初狀態(tài)，軟繩重心在距斜面最高點(diǎn)l/4，末狀態(tài)，軟繩

3、重心在距斜面最高點(diǎn)l/2，在此過(guò)程中，軟繩的重力勢(shì)能共減少了mg（- l/4）- mg（- l/2）= mg l/4，選項(xiàng)B正確；物塊重力勢(shì)能的減少、軟繩的重力勢(shì)能的減少之和等于二者增加的動(dòng)能和軟繩克服摩擦力所做的功，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；由功能關(guān)系可知，軟繩的重力勢(shì)能的減少加上物塊機(jī)械能的減少等于軟繩動(dòng)能的增加與軟繩克服摩擦力所做的功之和，所以選項(xiàng)D正確。 【答案】BD。 例2. （xx年高考海南物理第9題）如圖，卷?yè)P(yáng)機(jī)的繩索通過(guò)定滑輪用力Ｆ拉位于粗糙斜面上的木箱，使之沿斜面加速向上移動(dòng)。在移動(dòng)過(guò)程中，下列說(shuō)法正確的是CD Ａ.Ｆ對(duì)木箱做的功等于木箱增加的動(dòng)能與木箱克服摩擦力所做的功之和 Ｂ

4、.Ｆ對(duì)木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力所做的功之和 Ｃ.木箱克服重力所做的功等于木箱增加的重力勢(shì)能 Ｄ.Ｆ對(duì)木箱做的功等于木箱增加的機(jī)械能與木箱克服摩擦力做的功之和 【解析】由功能關(guān)系WF-Wf=△Ek+△Ep得WF =△Ek+△Ep+Wf。所以選項(xiàng)AB錯(cuò)誤D正確，因?yàn)橹亓?shì)能的變化僅與重力做功有關(guān)，重力做功多少，重力勢(shì)能就改變多少，WG=-△Ep，選項(xiàng)C正確。 【答案】CD 【點(diǎn)評(píng)】 本題考查功能關(guān)系及其相關(guān)的知識(shí)點(diǎn)， 考查方式二 綜合其它知識(shí)考查動(dòng)能定理 【命題分析】綜合牛頓運(yùn)動(dòng)定律、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)等其它知識(shí)考查動(dòng)能定理的試題，難度一般較大。 例3（xx安徽理

5、綜卷第24題）過(guò)山車(chē)是游樂(lè)場(chǎng)中常見(jiàn)的設(shè)施。下圖是一種過(guò)山車(chē)的簡(jiǎn)易模型，它由水平軌道和在豎直平面內(nèi)的三個(gè)圓形軌道組成，B、C、D分別是三個(gè)圓形軌道的最低點(diǎn)，B、C間距與C、D間距相等，半徑、。一個(gè)質(zhì)量為kg的小球（視為質(zhì)點(diǎn)），從軌道的左側(cè)A點(diǎn)以的初速度沿軌道向右運(yùn)動(dòng)，A、B間距m。小球與水平軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)，圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足夠長(zhǎng)，圓形軌道間不相互重疊。重力加速度取，計(jì)算結(jié)果保留小數(shù)點(diǎn)后一位數(shù)字。試求 （1）小球在經(jīng)過(guò)第一個(gè)圓形軌道的最高點(diǎn)時(shí)，軌道對(duì)小球作用力的大小； （2）如果小球恰能通過(guò)第二圓形軌道，B、C間距應(yīng)是多少； （3）在滿足（2）的條件下，如

6、果要使小球不能脫離軌道，在第三個(gè)圓形軌道的設(shè)計(jì)中，半徑應(yīng)滿足的條件；小球最終停留點(diǎn)與起點(diǎn)的距離。 【解析】：（1）設(shè)小于經(jīng)過(guò)第一個(gè)圓軌道的最高點(diǎn)時(shí)的速度為v1根據(jù)動(dòng)能定理 ① 小球在最高點(diǎn)受到重力mg和軌道對(duì)它的作用力F，根據(jù)牛頓第二定律 ② 由①②得 F=10.0N ③ （2）設(shè)小球在第二個(gè)圓軌道的最高點(diǎn)的速度為v2，由題意

7、 ④ ⑤ 由④⑤得 ⑥ （3）要保證小球不脫離軌道，可分兩種情況進(jìn)行討論： I．軌道半徑較小時(shí)，小球恰能通過(guò)第三個(gè)圓軌道，設(shè)在最高點(diǎn)的速度為v3，應(yīng)滿足 ⑦ ⑧ 由⑥⑦⑧得 II．軌道半徑較大時(shí)，小球上升的最大高度為R3，根據(jù)動(dòng)能定理 解得 為了保證圓軌道不重疊，R3最大值應(yīng)滿足 解得 R3=27.9m 綜合I、II，要使小球不脫離軌道，則第三個(gè)圓軌道的半徑須滿足下面的條件