2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第五章 機(jī)械能 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律 教科版.doc
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2019-2020年高考物理一輪復(fù)習(xí)講義 第五章 機(jī)械能 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律 教科版 一、功能關(guān)系 1.做功的過程就是能量的轉(zhuǎn)化過程,能量的轉(zhuǎn)化必須通過做功來實(shí)現(xiàn). 2.功是能量轉(zhuǎn)化的量度,即做了多少功,就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化. 3.幾種常見的功能關(guān)系及其表達(dá)式 二、能量守恒定律 1.內(nèi)容:能量既不會憑空產(chǎn)生,也不會憑空消失.它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式,或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體,在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中,能量的總量保持不變. 2.表達(dá)式:ΔE減=ΔE增. 1.一個(gè)盛水袋,某人從側(cè)面緩慢推裝液體的袋壁使它變形至如圖所示位置,則此過程中袋和液體的重心將( ) A.逐漸升高 B.逐漸降低 C.先降低再升高 D.始終不變 解析:人對液體做正功,液體的機(jī)械能增加,液體緩慢移動可以認(rèn)為動能不變,重力勢能增加,重心升高,A正確. 答案:A 2.(xx天門模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的跳高運(yùn)動員先后用背越式和跨越式兩種跳高方式跳過某一高度,該高度比他起跳時(shí)的重心高出h,則他從起跳后至越過橫桿的過程中克服重力所做的功( ) A.都必須大于mgh B.都不一定大于mgh C.用背越式不一定大于mgh,用跨越式必須大于mgh D.用背越式必須大于mgh,用跨越式不一定大于mgh 解析:采用背越式跳高方式時(shí),運(yùn)動員的重心升高的高度可以低于橫桿,而采用跨越式跳高方式時(shí),運(yùn)動員的重心升高的高度一定高于橫桿,故用背越式時(shí)克服重力做的功不一定大于mgh,而采用跨越式時(shí)克服重力做的功一定大于mgh,C正確. 答案:C 3.(xx臨沂模擬)第十三屆田徑錦標(biāo)賽于xx年8月在韓國大邱舉行.在撐桿跳比賽中,波蘭選手沃伊切霍夫斯基以5.90 m的高度奪金,如果把撐桿跳全過程分成四個(gè)階段:a-b、b-c、c-d、d-e,如圖所示,則對這四個(gè)階段的下列描述正確的有( ) A.a(chǎn)-b為加速助跑階段,人和桿的機(jī)械能在增加 B.b-c為桿彎曲人上升階段,系統(tǒng)動能減少,重力勢能和彈性勢能在增加 C.c-d為桿伸直人上升階段,人的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能 D.d-e為人過橫桿后的下落階段,重力所做的功等于人機(jī)械能的增加量 答案:AB 4.在奧運(yùn)比賽項(xiàng)目中,高臺跳水是我國運(yùn)動員的強(qiáng)項(xiàng).質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動員入水后受到水的阻力而豎直向下做減速運(yùn)動,設(shè)水對他的阻力大小恒為F.那么在他減速下降深度為h的過程中,下列說法正確的是(g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣?( ) A.他的動能減少了Fh B.他的重力勢能減少了mgh C.他的動能減少了(F-mg)h D.他的機(jī)械能減少了Fh 解析:跳水運(yùn)動員入水減速下降h的過程中,他的重力勢能減少了mgh,則B選項(xiàng)正確;由動能定理知,動能減少了(F-mg)h,則C選項(xiàng)正確;重力以外的力做的功等于機(jī)械能的變化,則D選項(xiàng)正確. 答案:BCD 5.如圖所示,在水平地面上放一個(gè)豎直輕彈簧,彈簧上端與一木塊相連.平衡后,在木塊上再作用一個(gè)豎直向下的力F,使木塊緩慢下移 0.1 m,力F做功2.5 J,此時(shí)木塊剛好再次處于平衡狀態(tài),則在木塊下移0.1 m的過程中,彈簧彈性勢能的增加量( ) A.等于2.5 J B.大于2.5 J C.小于 2.5 J D.無法確定 解析:木塊在下移過程中,其重力勢能也要減少. 答案:B 一物塊放在如圖所示的斜面上,用力F沿斜面向下拉物塊,物塊沿斜面運(yùn)動了一段距離,若已知在此過程中,拉力F所做的功為A,斜面對物塊的作用力所做的功為B,重力做的功為C,空氣阻力做的功為D,其中A、B、C、D的絕對值分別為100 J、30 J、100 J、20 J,則 (1)物塊動能的增量為多少? (2)物塊機(jī)械能的增量為多少? 解析:(1)在物塊下滑的過程中,拉力F做正功,斜面對物塊有摩擦力,做負(fù)功,重力做正功,空氣阻力做負(fù)功.根據(jù)動能定理,合外力對物塊做的功等于物塊動能的增量,則 ΔEk=W合=A+B+C+D =100 J+(-30 J)+100 J+(-20 J)=150 J. (2)根據(jù)功能關(guān)系,除重力之外的其他力所做的功等于物塊機(jī)械能的增量, 則ΔE機(jī)=A+B+D=100 J+(-30 J)+(-20 J)=50 J. 答案:(1)150 J (2)50 J 功能關(guān)系的選用技巧 (1)在應(yīng)用功能關(guān)系解決具體問題的過程中,若只涉及動能的變化用動能定理分析. (2)只涉及重力勢能的變化用重力做功與重力勢能變化的關(guān)系分析. (3)只涉及機(jī)械能變化用除重力和彈力之外的力做功與機(jī)械能變化的關(guān)系分析. (4)只涉及電勢能的變化用電場力做功與電勢能變化的關(guān)系分析. 1-1:如圖所示,質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以某一速度從A點(diǎn)沖上傾角為30的固定斜面,其運(yùn)動的加速度為g,此物體在斜面上上升的最大高度為h,則在這個(gè)過程中物體( ) A.重力勢能增加了mgh B.重力勢能增加了mgh C.動能損失了mgh D.機(jī)械能損失了mgh 解析:設(shè)物體受到的摩擦阻力為Ff, 由牛頓運(yùn)動定律得 Ff+mgsin 30=ma=mg, 解得Ff=mg. 重力勢能的變化由重力做功決定,故ΔEp=mgh. 動能的變化由合外力做功決定: (Ff+mgsin 30)x=max =mg=mgh. 機(jī)械能的變化由重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功決定, 故ΔE機(jī)械=Ffx=mg=mgh,故B、D正確,A、C錯(cuò)誤. 答案:BD 1.某種形式的能減少,一定存在其他形式的能增加,且減少量和增加量一定相等,即ΔE減=ΔE增; 2.某個(gè)物體的能量減少,一定存在其他物體的能量增加,且減少量和增加量一定相等,即ΔEA減=ΔEB增. 這也是我們列能量守恒定律方程式的兩條基本思路. (14分)如圖所示,光滑坡道頂端距水平面高度為h,質(zhì)量為m的小物塊A從坡道頂端由靜止滑下,進(jìn)入水平面上的滑道時(shí)無機(jī)械能損失, 為使A制動,將輕彈簧的一端固定在水平滑道延長線M處的墻上,另一端恰位于滑道的末端O點(diǎn).已知在OM段,物塊A與水平面間的動摩擦因數(shù)均為μ,其余各處的摩擦不計(jì),重力加速度為g,求: (1)物塊速度滑到O點(diǎn)時(shí)的速度大??; (2)彈簧為最大壓縮量d時(shí)的彈性勢能;(設(shè)彈簧處于原長時(shí)彈性勢能為零) (3)若物塊A能夠被彈回到坡道上,則它能夠上升的最大高度是多少? 規(guī)范解答//解:(1)由機(jī)械能守恒定律得 mgh=mv2 (2分) 解得v=. (1分) (2)在水平滑道上物塊A克服摩擦力所做的功為W=μmgd (1分) 由能量守恒定律得 mv2=Ep+μmgd (3分) 以上各式聯(lián)立求解得 Ep=mgh-μmgd. (2分) (3)物塊A被彈回的過程中,克服摩擦力所做的功仍為W=μmgd 由能量守恒定律得 Ep=mgh′+μmgd (3分) 解得物塊A能夠上升的最大高度為: h′=h-2μd. (2分) 答案: (1) (2)mgh-μmgd (3)h-2μd 應(yīng)用能量轉(zhuǎn)化守恒定律解題的步驟 (1)分清有幾種形式的能在變化,如動能、勢能(包括重力勢能、彈性勢能、電勢能)、內(nèi)能等. (2)明確哪些形式的能量增加,哪些形式的能量減少,并且列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式. (3)列出能量守恒關(guān)系式:ΔE減=ΔE增. 2-1:如圖所示,在豎直平面內(nèi),粗糙的斜面軌道AB的下端與光滑的圓弧軌道BCD相切于B,C是最低點(diǎn),圓心角∠BOC=37,D與圓心O等高,圓弧軌道半徑R=1.0 m,現(xiàn)有一個(gè)質(zhì)量為m=0.2 kg可視為質(zhì)點(diǎn)的小物體,從D點(diǎn)的正上方E點(diǎn)處自由下落,DE距離h=1.6 m,小物體與斜面AB之間的動摩擦因數(shù)μ=0.5.取sin 37=0.6,cos 37=0.8,g=10 m/s2.求: (1)小物體第一次通過C點(diǎn)時(shí)軌道對小物體的支持力FN的大??; (2)要使小物體不從斜面頂端飛出,斜面的長度LAB至少要多長; (3)若斜面已經(jīng)滿足(2)要求,小物體從E點(diǎn)開始下落,直至最后在光滑圓弧軌道做周期性運(yùn)動,在此過程中系統(tǒng)因摩擦所產(chǎn)生的熱量Q的大小. 解析:(1)小物體從E到C,由能量守恒得 mg(h+R)=mv ① 在C點(diǎn),由牛頓第二定律得: FN-mg=m ② 聯(lián)立①②解得FN=12.4 N. (2)從E→D→C→B→A過程,由動能定理得:WG-Wf=0 ③ WG=mg[(h+Rcos 37)-LABsin 37]④ Wf=μmgcos 37LAB ⑤ 聯(lián)立③④⑤解得LAB=2.4 m. (3)因?yàn)閙gsin 37>μmgcos 37(或μ- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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