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點，是高考考查的重點，高考命題常以新情境來考查，而且經(jīng)常與其他知識綜合出題。考查功能關(guān)系的題型一般為選擇題，綜合其它知識考查的一般為計算題，難度中等或偏難。 命題分析 考查方式一 考查動能定理 【命題分析】除重力（或彈力）以外的力對物體做功等于機械能的變化。滑動摩擦力與相對位移（相對摩擦路程）的乘積等于產(chǎn)生的熱量。單獨考查動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，長為l、質(zhì)量為m、粗細均勻、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。用細線將物塊與軟繩相連，物塊由靜止釋放后向下運動，直到軟繩剛好全部離開斜面（此時物塊未到達地面）在此過程中 A．物塊的機械能逐漸增加 B．軟繩的重力勢能共減少了mgl/4 C．物塊重力勢能的減少等于軟繩克服摩擦力所做的功 D．軟繩的重力勢能的減少小于軟繩動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，拉力對物塊做負功，物塊的機械能逐漸減少，選項A錯誤；粗細均勻、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l/4，末狀態(tài)，軟繩

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

4、.Ｆ對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能 Ｄ.Ｆ對木箱做的功等于木箱增加的機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AB錯誤D正確，因為重力勢能的變化僅與重力做功有關(guān)，重力做功多少，重力勢能就改變多少，WG=-△Ep，選項C正確。 【答案】CD 【點評】 本題考查功能關(guān)系及其相關(guān)的知識點， 考查方式二 綜合其它知識考查動能定理 【命題分析】綜合牛頓運動定律、豎直面內(nèi)的圓周運動等其它知識考查動能定理的試題，難度一般較大。 例3（xx安徽理

5、綜卷第24題）過山車是游樂場中常見的設(shè)施。下圖是一種過山車的簡易模型，它由水平軌道和在豎直平面內(nèi)的三個圓形軌道組成，B、C、D分別是三個圓形軌道的最低點，B、C間距與C、D間距相等，半徑、。一個質(zhì)量為kg的小球（視為質(zhì)點），從軌道的左側(cè)A點以的初速度沿軌道向右運動，A、B間距m。小球與水平軌道間的動摩擦因數(shù)，圓形軌道是光滑的。假設(shè)水平軌道足夠長，圓形軌道間不相互重疊。重力加速度取，計算結(jié)果保留小數(shù)點后一位數(shù)字。試求 （1）小球在經(jīng)過第一個圓形軌道的最高點時，軌道對小球作用力的大??； （2）如果小球恰能通過第二圓形軌道，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，在第三個圓形軌道的設(shè)計中，半徑應(yīng)滿足的條件；小球最終停留點與起點的距離。 【解析】：（1）設(shè)小于經(jīng)過第一個圓軌道的最高點時的速度為v1根據(jù)動能定理 ① 小球在最高點受到重力mg和軌道對它的作用力F，根據(jù)牛頓第二定律 ② 由①②得 F=10.0N ③ （2）設(shè)小球在第二個圓軌道的最高點的速度為v2，由題意

7、 ④ ⑤ 由④⑤得 ⑥ （3）要保證小球不脫離軌道，可分兩種情況進行討論： I．軌道半徑較小時，小球恰能通過第三個圓軌道，設(shè)在最高點的速度為v3，應(yīng)滿足 ⑦ ⑧ 由⑥⑦⑧得 II．軌道半徑較大時，小球上升的最大高度為R3，根據(jù)動能定理 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，則第三個圓軌道的半徑須滿足下面的條件