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备考2013高考物理一轮金牌训练 第一部分 专题二 第1讲 能量观点在力学中的应用课件

时间:2023-01-26 03:40:25  热度:4°C

1、专题二/动量与能量/第1讲/能量观点在力学中的应用/1(2011 年福建卷)如图 211 所示为某种鱼饵自动投放器 中的投饵管装置示意图,其下半部 AB 是一长为 2R 的竖直细管, 上半部 BC 是半径为 R 的四分之一圆弧弯管,管口 沿水平方向,AB 管内有一原长为 R、下端固定的 轻质弹簧投饵时,每次总将弹簧长度压缩到 0/5R 后锁定,在弹簧上段放置一粒鱼饵,解除锁定,弹 簧可将鱼饵弹射出去设质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时,对管壁的作用力恰好为零不计鱼饵在运动/过程中的机械能损失,且锁定和解除锁定时,均不 改变弹簧的弹性势能已知重力加速度为 g/求:/图 211/(1)质量为 m

2、的鱼饵到达管口 C 时的速度大小 v1; (2)弹簧压缩到 0/5R 时的弹性势能 Ep;/解:(1)质量为 m 的鱼饵到达管口 C 时做圆周运动的向/心力完全由重力提供,则/2(2011 年北京卷)如图 212 所示,长度为 l 的轻绳 上端固定在 O 点,下端系一质量为 m 的小球(小球的大小可 以忽略)/(1)在水平拉力 F 的作用下,轻绳与竖直方向的夹角为, 小球保持静止,画出此时小球的受力图,并求力 F 的大小 (2)由图示位置无初速度释放小球,求当小球通过最低点 时的速度大小及轻绳对小球的拉力(不计空气阻力)/图 212/解:(1)如图 10 所示/图 10/根据平衡条件,应满足

3、Tcos mg、Tsin F 拉力大小 Fmgtan /3(2011 年安徽卷)如图 213 所示,M2 kg 的滑块 套在光滑的水平轨道上,质量m1 kg的小球通过长L0/5 m 的轻质细杆与滑块上的光滑轴 O 连接,小球和轻杆可在竖直 平面内绕 O 轴***转动,开始轻杆处于水平状态现给小球 一个竖直向上的初速度 v04 m/s,g 取 10 m/s2//(1)若锁定滑块,试求小球通过最高点 P 时对轻杆的作用/力大小和方向/(2)若解除对滑块的锁定,试求小球通过最高点时的速度/大小/(3)在满足(2)的条件下,试求小球击中滑块右侧轨道位置/点与小球起始位置点间的距离/图 213/解:(1)

4、设小球能通过最高点,且此时的速度为 v1/在上 升过程中,因只有重力做功,小球的机械能守恒则/(2)解除锁定后,设小球通过最高点时的速度为v2,此时 滑块的速度为v/在上升过程中,因系统在水平方向上不受外力 作用,水平方向的动量守恒以水平向右的方向为正方向,有 mv2Mv0 在上升过程中,因只有重力做功,系统的机械能守恒,则/(3)设小球击中滑块右侧轨道的位置点与小球起始点的距离 为s1,滑块向左移动的距离为s2,任意时刻小球的水平速度大小 为v3,滑块的速度大小为v/由系统水平方向的动量守恒,得 mv3Mv0 将式两边同乘以t,得 mv3tMvt0 因式对任意时刻附近的微小间隔t都成立/累积

5、相加后/有 ms1Ms20 又s1s22L/4(2009 年广东卷)游乐场中的一种滑梯如图 214 所示小朋友从轨道顶端由静止开始下滑,沿水平轨道滑动/了一段距离后停下来,则(/)/图 214 A下滑过程中支持力对小朋友做功 B下滑过程中小朋友的重力势能增加 C整个运动过程中小朋友的机械能守恒 D在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功/解析:在滑动的过程中小朋友受三个力作用,重力做正 功,势能降低,B 错;支持力不做功,摩擦力做负功,所以 机械能不守恒,AC 皆错,D 正确/答案:D/5(2009 年广东卷)物体在合外力作用下做直线运动的/)/vt 图象如图 215 所示下列表述正确的是( 图

6、 215 A在 01 s 内,合外力做正功 B在 02 s 内,合外力总是做负功 C在 12 s 内,合外力不做功 D在 03 s 内,合外力总是做正功/解析:根据物体的速度图象可知,物体在 01 s 内做匀 加速运动,合外力做正功,A 正确;13 s 内做匀减速合外 力做负功;根据动能定理 0 到 3 s 内,合外力做功为零/答案:A/功能关系和能量转化与守恒定律是物理学中重要的基 本规律,分析力做功和能的转化与守恒是解决力学问题的一 种思路,所以每年高考这部分是必考的内容从近几年高考 来看,主要是考查这几个方面:/(1)功、功率的基本概念,以选择题形式出现/(2)机车启动问题,以选择题形式

7、出现较多,也有计算题/形式出现/(3)能的转化与守恒,多以计算题出现,常结合平抛运动、/圆周运动等知识考查/机车功率问题/【例 1】(2011 年浙江卷)节能混合动力车是一种可以利 用汽油及所储存电能作为动力来源的汽车有一质量 m 1 000 kg 的混合动力轿车,在平直公路上以 v190 km/h 匀速 行驶,发动机的输出功率为 P50 kW/当驾驶员看到前方有 80 km/h 的限速标志时,保持发动机功率不变,立即启动利 用电磁阻尼带动的发电机工作给电池充电,使轿车做减速运/动,运动 L72 m 后,速度变为 v272 km/h/此过程中发动/机车功率问题,除了我们讲得多的是机车 的起动问

8、题外,其实还有机车减小功率减速等其他方面,解 决这类问题我们要掌握以下几方面:/(1)四个规律看物理量间的联系和变化:牛顿第二定律 F牵F阻ma;运动学vtv0at;机车功率PF牵 v; 牵引力的功 WPt//(2)抓住两个临界:当 F牵F阻时,a0,v 达到最大; 当机车功率达到最大功率(额定功率)后功率不能再变,如 果速度增大,则力减小注意一种情况:当机车减速时,即/F牵F阻,当功率 P 不变,由于 v 速度变小,则牵引力 F牵变/大,而加速度反而变小/1(2011 年深圳一模)汽车以额定功率在平直公路上匀速 行驶,在 t1 时刻突然使汽车的功率减小一半,并保持该功率 继续行驶,到 t2

9、时刻汽车又开始做匀速直线运动(设汽车所受/)/阻力不变)则在 t1t2 时间内( A汽车的加速度保持不变 B汽车的加速度逐渐减小 C汽车的速度先减小后增大 D汽车的速度先增大后减小/解析:当汽车匀速运动时 PFvfv,汽车功率突然减 小一半,则牵引力减小一半,故汽车做减速运动,由 PFv/知牵引力变大,汽车做加速度变小的减速运动,当牵引力等 于阻力时,汽车再次做匀速运动,故 B 正确/答案:B/动能定理的应用/【例 2】(2011 年湛江一中月考)如图 216 所示,BCFD 是一在竖直平面的粗糙轨道,其中 CFD 是直径为 R 的半圆 弧,O 为其圆心,EO 为一水平平台(EOR)现有一质量

10、为 m 的小球从 B 点正上方 A 点***下落, 在 B 点进入轨道 BCD 内运动,恰好能通 过半圆轨道最高点 D 点,最后落在水平 平台 EO 上小球在 B 点与轨道碰撞的能/量损失及运动过程空气阻力忽略不计求: 图 216/(1)小球克服摩擦力做的功 Wf; (2)小球在 EO 上的落点与 O 的距离 d//动能定理表达为W合Ek2Ek1,可以理解 为在某过程中物体所受合外力做功使物体动能发生了变化 这类题一般与曲线运动结合,以多过程形式出现,尤其是结 合圆周运动临界状态比较多 所以用动能定理解决问题:/(1)要分析物体有哪些过程,过程中研究对象受哪些力,/力做功情况如何;/(2)初、末

11、动能如何表达;/(3)列方程时我们自己要清楚是以谁为研究对象,在哪个/过程中,方程如何/2(2011 年深圳一模)如图 217 所示,倾角为 37的 足够大斜面以直线 MN 为界由两部分组成,MN 垂直于斜面 水平底边 PQ 且其左边光滑右边粗糙,斜面上固定一个既垂 直于斜面又垂直于 MN 的粗糙挡板质量为 m13 kg 的小物 块 A 置于挡板与斜面间,A 与挡板间的 动摩擦因数为10/1/质量为 m21 kg 的小物块 B 用不可伸长的细线悬挂在/界线 MN 上的 O 点,细线长为 l0/5 m,/图 217/此时,细线恰好处于伸直状态A、B 可视为质点且与斜面粗 糙部分的动摩擦因数均为2

12、0/3,它们的水平距离s7/5 m 现 A 以水平初速 v05 m/s 向右滑动并恰能与 B 发生弹性正 撞g10 m/s2/求:/(1)A 碰撞前向右滑动时受到的摩擦力; (2)碰后 A 滑行的位移;/(3)B 沿斜面做圆周运动到最高点的速度/图 11/功能关系、机械能守恒定律应用 【例 3】(2011 年湛江二中月考)如图 218 所示,竖直 放置的圆弧轨道和水平轨道两部分相连水平轨道的右侧有 一质量为 2m 的滑块 C 与轻质弹簧的一端相连,弹簧的另一 端固定在竖直的墙 M 上,弹簧处于原长时,滑块 C 静止在 P 点处;在水平轨道上方 O 处,用长为 L 的细线悬挂一质量为 m 的小球

13、 B,B 球恰好与水平轨道 相切,并可绕 O 点在竖直平面内 摆动质量为 m 的滑块 A 由圆弧/轨道上静止释放,进入水平轨道, 与小球 B 发生碰撞,A、B 碰撞前/图 218/后速度发生交换P 点左方的轨道光滑、右方粗糙,滑块 A、 C 与 PM 段的动摩擦因数均为0/5,A、B、C 均可视为质 点,重力加速度为 g//(1)求滑块 A 从 2L 高度处由静止开始下滑,与 B 碰后瞬/间 B 的速度/(2)若滑块 A 能以与球 B 碰前瞬间相同的速度与滑块 C 相碰,A 至少要从距水平轨道多高的地方开始释放?/解决功能关系、机械能守恒定律的问题一 定要审清题意,弄清题中的物理过程,确定好研究对象,分 析研究对象在过程中的能量转化情况,机械能是否守恒为 了弄清能量的来源与去向,一般可通过力做功来分析,如重 力做功对应重力势能的变化,一对滑动摩擦力做功,对应内 能增加,物体合外力做功对应物体动能的变化对于物体系 统机械能守恒一定要分析整个物体系统的势能变化与动能 变化/3如图 219 所示,一半圆形碗的边缘上装有一定 滑轮,滑轮两边通过一不可伸长的轻质细线挂着两个小物 体,质量分别为 m1、m2/ m1m2/现让 m1 从靠近定滑轮处由静 止开始沿碗内壁下滑设碗固定不动,其内壁光滑、半径为/)/R/则 m1 滑到碗最低点的速度为( 图 219/答案:A/能的观点解决力学

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