【二轮复习】02专题二功与能量.doc

【冲刺高考 . 二轮专题复习】热点视角备考对策1.功、功率与动能定理部分：考查与功、功率相关的分析和计算及动能定理的综合应用，题型为选择题或与牛顿定律结合的计算题1.正确判断是否做功、是做正功还是负功，掌握各种力做功的特点及计算方法，区别瞬时功率和平均功率，能熟练运用动能定理解决综合问题，注意图象题型2.功能关系和能量守恒部分：以直线运动、平抛和圆周运动为情景，考查运动过程中的受力分析、运动分析、能量转化及功能关系问题，以及带电粒子在电场、磁场中的能量问题，以计算题形式命题为主.2.加强综合运用功能关系、机械能守恒定律和能量守恒定律解决多运动过程问题的训练，提高运用动能定理和能量守恒定律解决带电粒子在电场、磁场中的运动问题的能力，关注以竞技体育或近现代科技为背景命制的题目.第1讲功、功率与动能定理热点一对功和功率的计算的考查命题规律：在历年的高考中，很少出现简单、单独考查功和功率的计算，一般将其放在与功能关系、物体的运动等综合问题中一起考查，并且对于功和功率的考查一般以选择题形式出现，题目难度以中档题为主如图甲所示，滑轮质量、摩擦均不计，质量为2 kg的物体在力F的作用下由静止开始向上做匀加速运动，其速度随时间的变化关系如图乙所示，由此可知(取g10 m/s2)()A力F的大小为21 NB4 s内力F做的功为84 JC4 s末力F的功率大小为21 WD4 s内力F做功的平均功率为42 W【解题指导】解答本题时应注意以下三点：(1)明确vt图象的意义，正确求出物体的加速度(2)明确力F的位移与物体的位移的关系(3)正确利用功和功率的公式进行求解1.计算力所做的功时，一定要注意是恒力做功还是变力做功若是恒力做功，可用公式WFlcos 进行计算若是变力做功，可用以下几种方法进行求解：(1)微元法：把物体的运动分成无数个小段，计算每一小段力F的功(2)将变力做功转化为恒力做功(3)用动能定理或功能关系进行求解2对于功率的计算要区分是瞬时功率还是平均功率P只能用来计算平均功率PFvcos 中的v是瞬时速度时，计算出的功率是瞬时功率；v是平均速度时，计算出的功率是平均功率拓展训练1(2013·重庆市铜梁中学高三模拟)如图所示，细线的一端固定于O点，另一端系一小球，在水平拉力F作用下，小球以恒定速率在竖直平面内由A点运动到B点的过程中()A小球的机械能保持不变B水平拉力对小球不做功C水平拉力F的瞬时功率逐渐减小D小球克服重力做功的瞬时功率逐渐增大拓展训练2质量为m2 kg的物体沿水平面向右做直线运动，t0时刻受到一个水平向左的恒力F，如图甲所示，此后物体的vt图象如图乙所示，取水平向右为正方向，g10 m/s2，则()A物体与水平面间的动摩擦因数为0.5B10 s末恒力F的瞬时功率为6 WC10 s末物体在计时起点左侧4 m处D10 s内物体克服摩擦力做功34 J热点二对动能定理应用的考查命题规律：该知识点是近几年高考的重点，也是高考的热点，考查的频率很高，分析近几年的考题，命题有以下规律：(1)物体在单一过程中受恒力作用，确定物体动能的变化(2)物体经历多个过程，受多个力的作用，且每个过程中所受力的个数可能不同，确定物体动能的变化(3)在一个复杂的综合问题的某一过程，应用牛顿第二定律与动能定理相结合，分析力做的功或物体的动能变化情况(2012·高考北京卷)如图所示，质量为m的小物块在粗糙水平桌面上做直线运动，经距离l后以速度v飞离桌面，最终落在水平地面上已知l1.4 m，v3.0 m/s，m0.10 kg，物块与桌面间的动摩擦因数0.25，桌面高h0.45 m不计空气阻力，重力加速度g取10 m/s2.求：(1)小物块落地点距飞出点的水平距离s；(2)小物块落地时的动能Ek；(3)小物块的初速度大小v0.【解题指导】解答本题需要把握以下三点：(1)根据平抛运动规律可以求出水平位移(2)根据平抛运动开始时的机械能等于落地瞬间的机械能可以求出落地瞬间的动能(3)根据动能定理可求出初速度(1)如果在某个运动过程中包含有几个不同运动性质的阶段(如加速、减速阶段)，可以分段应用动能定理，也可以对全程应用动能定理，一般对全程列式更简单(2)动能定理通常适用于单个物体或可看成单个物体的系统如果涉及系统，因为要考虑内力做的功，所以要十分慎重在中学阶段可以先分别对系统内每一个物体应用动能定理，然后再联立求解拓展训练3(原创题)一人用恒定的力F，通过图示装置拉着物体沿光滑水平面运动，A、B、C是其运动路径上的三个点，且ACBC.若物体从A到C、从C到B的过程中，人拉绳做的功分别为WFA、WFB，物体动能的增量分别为EA、EB，不计滑轮质量和摩擦，下列判断正确的是()AWFAWFBEAEBBWFAWFBEAEBCWFAWFBEAEBDWFAWFBEAEB拓展训练4如图所示，在E103 V/m的竖直匀强电场中，有一光滑的半圆形绝缘轨道QPN与一水平绝缘轨道MN连接，半圆形轨道平面与电场线平行，P为QN圆弧的中点，其半径R40 cm，一带正电荷q104C的小滑块质量m10 g，与水平轨道间的动摩擦因数0.15，位于N点右侧1.5 m处，取g10 m/s2，求：(1)要使小滑块恰能运动到半圆轨道的最高点Q，则小滑块应以多大的初速度v0向左运动？(2)这样运动的滑块通过P点时对轨道的压力是多大？机车启动问题机车启动问题在最近3年高考中出现的频率并不高，但该部分内容比较综合，在考查功率的同时也考查功能关系和运动过程的分析以及匀变速直线运动规律的运用，预计可能在2014年的高考中出现，题型为选择题或计算题都有可能【特别提醒】解决机车启动问题时的四点注意(1)分清是匀加速启动还是恒定功率启动(2)匀加速启动过程中，机车功率是不断改变的，但该过程中的最大功率是额定功率，匀加速运动阶段的最大速度小于机车所能达到的最大速度，达到额定功率后做加速度减小的加速运动(3)以额定功率启动的过程中，机车做加速度减小的加速运动，速度最大值等于，牵引力是变力，牵引力做的功WPt.(4)无论哪种启动方式，最后达到最大速度时，均满足PF阻vm，P为机车的额定功率预测1(2013·河北石家庄质检)如图所示为汽车在水平路面上启动过程中的速度图象，Oa为过原点的倾斜直线，ab段表示以额定功率行驶时的加速阶段，bc段是与ab段相切的水平直线，则下述说法正确的是()A0t1时间内汽车做匀加速运动且功率恒定Bt1t2时间内汽车牵引力做功为mvmvCt1t2时间内的平均速度为(v1v2)D在全过程中t1时刻的牵引力及其功率都是最大值，t2t3时间内牵引力最小预测2(2013·郑州市质量检测)如图甲所示，在水平路段AB上有一质量为2×103 kg的汽车，正以10 m/s的速度向右匀速行驶，汽车前方的水平路段BC较粗糙，汽车通过整个ABC路段的vt图象如图乙所示，在t20 s时汽车到达C点，运动过程中汽车发动机的输出功率保持不变假设汽车在AB路段上运动时所受的恒定阻力(含地面摩擦力和空气阻力等)Ff2 000 N求：(1)汽车运动过程中发动机的输出功率P；(2)汽车速度减至8 m/s时加速度a的大小；(3)BC路段的长度(解题时将汽车看成质点)第2讲机械能守恒、功能关系热点一机械能守恒定律命题规律：该知识点为每年高考的重点，分析近几年高考试题，命题规律有以下三点：(1)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(2)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(3)带电体在磁场中运动时洛伦兹力不做功，机械能也可以守恒，所以也有关于这方面的考查(2013·重庆市綦江中学模拟)如图所示，是游乐场翻滚过山车示意图，斜面轨道AC、弯曲、水平轨道CDE和半径R7.5 m的竖直圆形轨道平滑连接质量m100 kg的小车，从距水平面H20 m高处的A点静止释放，通过最低点C后沿圆形轨道运动一周后进入弯曲、水平轨道CDE.重力加速度g10 m/s2，不计摩擦力和阻力求：(1)若小车从A点静止释放到达圆形轨道最低点C时的速度大小；(2)小车在圆形轨道最高点B时轨道对小车的作用力；(3)为使小车通过圆形轨道的B点，相对于C点的水平面小车下落高度的范围1.机械能守恒定律的三种表达式：(1)守恒观点：Ek1Ep1Ek2Ep2(2)转化观点：EpEk(3)转移观点：EA增EB减2机械能守恒定律解题的基本思路(1)选取研究对象物体系或物体(2)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(3)恰当地选取参考平面，确定研究对象初末态时的机械能(4)灵活选取机械能守恒的表达式列机械能守恒定律方程(5)解方程，统一单位，进行运算，求出结果，进行检验拓展训练1(2012·高考福建卷)如图所示，表面光滑的固定斜面顶端安装一定滑轮，小物块A、B用轻绳连接并跨过滑轮(不计滑轮的质量和摩擦)初始时刻，A、B处于同一高度并恰好处于静止状态剪断轻绳后A下落、B沿斜面下滑，则从剪断轻绳到物块着地，两物块()A速率的变化量不同B机械能的变化量不同C重力势能的变化量相同D重力做功的平均功率相同拓展训练2如图所示，在竖直方向上A、B物体通过劲度系数为k的轻质弹簧相连，A放在水平地面上，B、C两物体通过细绳绕过光滑轻质定滑轮相连，C放在固定的光滑斜面上，斜面倾角为30°.用手拿住C，使细绳刚刚拉直但无拉力作用，并保证ab段的细绳竖直、cd段的细绳与斜面平行，已知B的质量为m，C的质量为4m，A的质量远大于m，重力加速度为g，细绳与滑轮之间的摩擦力不计，开始时整个系统处于静止状态，释放C后它沿斜面下滑，斜面足够长，求：(1)当B物体的速度最大时，弹簧的伸长量；(2)B物体的最大速度热点二功能关系的应用命题规律：该知识点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)功能关系结合曲线运动及圆周运动进行考查(2)功能关系结合多个物体间的相对运动进行考查(3)物体经历多个过程，有多个力做功，涉及多种形式的能量转化的考查如图所示，质量m10.3 kg的小车静止在光滑的水平面上，车长L1.5 m，现有质量m20.2 kg可视为质点的物块，以水平向右的速度v02 m/s从左端滑上小车，最后在车面上某处与小车保持相对静止物块与车面间的动摩擦因数0.5，取g10 m/s2，求：(1)物块在车面上滑行的时间t；(2)物块克服摩擦力做的功；(3)在此过程中转变成的内能【解题指导】解答本题时应把握以下两点：(1)正确分析物块和小车的受力情况及运动情况(2)正确利用功能关系求摩擦力的功和产生的内能解决功能关系问题应注意的三个方面(1)分析清楚是什么力做功，并且清楚该力做正功，还是做负功；根据功能之间的对应关系，判定能的转化形式，确定能量之间的转化情况(2)也可以根据能量之间的转化情况，确定是什么力做功，尤其是可以方便计算变力做功的多少(3)功能关系反映了做功和能量转化之间的对应关系，功是能量转化的量度和原因，在不同问题中的具体表现不同拓展训练3(2012·高考安徽卷)如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力已知AP2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中()A重力做功2mgRB机械能减少mgRC合外力做功mgR D克服摩擦力做功mgR拓展训练4如图甲所示，长为4 m的水平轨道AB与半径为R0.6 m的竖直半圆弧轨道BC在B处相连接，有一质量为1 kg的滑块(大小不计)，从A处由静止开始受水平向右的力F作用，F的大小随位移变化的关系如图乙所示，滑块与AB间的动摩擦因数为0.25，与BC间的动摩擦因数未知，取g10 m/s2.求： (1)滑块到达B处时的速度大小；(2)滑块在水平轨道AB上运动前2 m过程所用的时间；(3)若到达B点时撤去力F，滑块沿半圆弧轨道内侧上滑，并恰好能到达最高点C，则滑块在半圆弧轨道上克服摩擦力所做的功是多少？用能量观点解决传送带问题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2014年高考中出现的可能性很大，题型为选择题或计算题预测1如图所示，水平传送带右端与竖直放置的光滑半圆形轨道在B点相切，半圆形轨道半径为R0.4 m物块在与传送带等高的左侧平台上以4 m/s的速度从A点滑上传送带物块质量m0.2 kg，物体与传送带间的动摩擦因数0.4，g取10 m/s2.(1)若AB为2 m的传送带以2 m/s的速度顺时针匀速转动，求物块从A点到B点的时间；(2)若传送带以5 m/s的速度顺时针匀速转动，且传送带足够长，求物块到达最高点C对轨道的压力；(3)若传送带以5 m/s的速度顺时针匀速转动，为使物块能到达轨道的最高点C，求物块在传送带上运动时间最短时的传送带的长度预测2(2013·陕西西工大附中适应考)如图所示，质量为m的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速率v匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程下列说法正确的是()A电动机多做的功为mv2 B摩擦力对物体做的功为mv2C电动机增加的功率为mgv D传送带克服摩擦力做功为mv2第3讲用动力学和功能观点解决多过程问题热点一用动力学观点解决多过程问题命题规律：力学中的多过程问题涉及的运动形式主要有匀变速直线运动、平抛运动、圆周运动，分析运动过程的关键是分析物体受力，然后利用牛顿运动定律分析物体的运动，高考对此类题的考查主要是牛顿运动定律和运动学公式的应用，题目难度不大，以中档题为主(2013·高考浙江卷)山谷中有三块石头和一根不可伸长的轻质青藤，其示意图如下图中A、B、C、D均为石头的边缘点，O为青藤的固定点，h11.8 m，h24.0 m，x14.8 m，x28.0 m开始时，质量分别为M10 kg和m2 kg的大、小两只滇金丝猴分别位于左边和中间的石头上，当大猴发现小猴将受到伤害时，迅速从左边石头的A点水平跳至中间石头大猴抱起小猴跑到C点，抓住青藤下端，荡到右边石头上的D点，此时速度恰好为零运动过程中猴子均可看成质点，空气阻力不计，重力加速度g10 m/s2.求：(1)大猴从A点水平跳离时速度的最小值；(2)猴子抓住青藤荡起时的速度大小；(3)猴子荡起时，青藤对猴子的拉力大小多个运动的组合实际上是多种物理规律和方法的综合应用，因此，分析各个运动的特点，选准规律是解题的关键拓展训练1(2013·湖北武汉模拟)如图甲所示，质量M1 kg的薄木板静止在水平面上，质量m1 kg的铁块(可视为质点)静止在木板的右端设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，已知木板与水平面间的动摩擦因数10.05，铁块与木板之间的动摩擦因数20.2，重力加速度g10 m/s2.现给铁块施加一个水平向左的力F，(1)若力F恒为4 N，经过时间1 s，铁块运动到木板的左端，求木板的长度L；(2)若力F从零开始逐渐增加，且铁块始终在木板上没有掉下来试通过分析与计算，在图乙中作出铁块受到的摩擦力Ff随力F大小变化的图象热点2用功能观点解决多过程问题命题规律：对于物体在变力作用下的多过程运动问题，不能利用牛顿运动定律和运动学公式求解，可利用动能定理进行求解高考对此问题的考查主要涉及的运动形式有：变力作用下的直线运动、曲线运动，题目难度中等(2013·重庆高三调研抽测)如图所示，距地面高度为h3.2 m的水平平台上有一轻弹簧，左端固定在A点，自然状态时其右端位于B点平台右侧有一竖直放置的、左上角开口的光滑圆弧轨道与地面相接于N点，圆弧轨道的半径为R2 m，PON53°，MN为其竖直直径，P点与左侧平台所在地面等高如用质量m10.4 kg的物块(可看成质点)将弹簧缓慢压缩到C点，释放后物块恰停止在桌面边缘D点；现换用同种材料制成的质量为m20.2 kg的物块将弹簧缓慢压缩到C点，释放后物块能飞离桌面并恰好由P点沿切线滑入光滑圆轨道MNP，求：(取g10 m/s2，sin 53°0.8，cos 53°0.6)(1)物体m2通过圆弧轨道最高点M时的速度；(2)弹簧压缩至C点时的弹性势能Ep；(3)如圆弧轨道的位置可以左右移动以及PON可任意调节，使从C点释放又从D点滑出的质量为mkm2的物块都能由P点沿切线滑入圆弧轨道，并且还能通过最高点M，求k的取值范围拓展训练2一足够长竖直导轨与一半径为r01.2 m的光滑圆轨道在cd处连接(cd与圆心等高)，如图所示，竖直轨道的一部分(ab、cd直线之间)处在垂直轨道平面的匀强磁场中，ab、cd间距离为x2 m，圆轨道处在磁场外，竖直轨道宽度为L1 m，轨道顶部连接一阻值为R0.4 的电阻，现使一质量为m0.3 kg、电阻为r0.1 的导体棒从距磁场上边界某高度处自由下落，导体棒始终与导轨接触良好，导体棒进入磁场区域时恰好能够匀速通过，且导体棒离开磁场后刚好通过圆轨道最高点，不计一切摩擦，取g10 m/s2，求：(1)磁场的磁感应强度的大小；(2)导体棒开始下落时距离磁场上边界的高度；(3)电阻R产生的热量用动力学和功能观点解决综合问题应用两大观点解决综合问题是历年高考计算题命题的热点，也是高考侧重能力考查的体现，预计2014年高考从下面两个角度命题：(1)力学多过程计算题(2)力电综合问题【特别提醒】1.小球从接触弹簧到回到Q点的过程，小球和弹簧所组成的系统机械能并不守恒，但总的能量是守恒的2对于非匀变速直线运动，不能利用牛顿定律和运动学公式求解，但能用动能定理、能量守恒定律或功能关系进行求解预测1(2013·南通二模)如图所示，长L1.2 m、质量M3 kg的木板静止放在倾角为37°的光滑斜面上，质量m1 kg、带电荷量q2.5×104 C的物块放在木板的上端，木板和物块间的动摩擦因数0.1，所在空间加有一个方向垂直斜面向下、场强E4.0×104 N/C的匀强电场现对木板施加一平行于斜面向上的拉力F10.8 N取g10 m/s2，斜面足够长求：(1)物块经多长时间离开木板；(2)物块离开木板时木板获得的动能；(3)物块在木板上运动的过程中，由于摩擦而产生的内能预测2如图所示，PR是一长为L0.64 m的绝缘平板固定在水平地面上，挡板R固定在平板的右端，整个空间有一个平行于PR的匀强电场E，在板的右半部分存在一个垂直于纸面向里的匀强磁场B，磁场的宽度d0.32 m，一个质量m0.5×103 kg，带电荷量为q5×102 C的小物体，从板的P端由静止开始向右做匀加速运动，从D点进入磁场后恰能做匀速直线运动，当物体碰到挡板R后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场(不计撤掉电场对原磁场的影响)，物体返回时在磁场中仍做匀速运动，离开磁场后做减速运动，停在C点，PC，若物体与平板间的动摩擦因数0.2，g取10 m/s2.(1)判断电场的方向及物体带正电还是带负电；(2)求磁感应强度B的大小；(3)求物体与挡板碰撞过程中损失的机械能第一讲 答案：【例1】B 【拓展训练1】D 【拓展训练2】D. 【例2】 (1)0.90 m(2)0.90 J(3)4.0 m/s【拓展训练3】B 【拓展训练4】 (1)7 m/s(2)0.6 N【范例】(1)0.28 N(2)0.224 W(3)1.12 m/s【预测】1 D 2 (1) P20 kW. (2) a0.75 m/s2. (3) s93.75 m.第二讲 答案：【例1】 (1)20 m/s(2)333.3 N(3)h18.75 m 【拓展训练1】D 【拓展训练2】 (1)(2)2g 【例2】 (1)0.24 s(2)0.336 J(3)0.24 J【拓展训练3】选D 【拓展训练4】 (1)2 m/s(2) s(3)5 J【范例】(1)60 N，方向竖直向下(2)0.3(3)4 J【预测】1 (1)0.75 s(2)2.5 N方向竖直向上 (3)0.5 m 2 C. 第三讲 答案：热点例析·解密高考 【例1】 (1)8 m/s(2)约9 m/s(3)216 N【拓展训练1】 (1)0.5 m(2) 【例2】 (1)6 m/s(2)7.2 J(3)0k【拓展训练2】 (1)0.5 T(2)1.8 m(3)4.8 J【范例】(1)1 s(2)2 m/s(3)4.9 m/s【预测】1(1) t s.(2) v2a2t3 m/s Ek2Mv27 J.(3)QFfx相对(mgcos 37°qE)·L2.16 J.2 (1)向左负电(2)0.125 T(3)4.8×104 J第 12 页 共 12 页