2021屆高考物理二輪復習熱點題型專題07功能關系與機械能守恒(原卷版)

1、2021屆高考物理二輪復習熱點題型專題07功能關系與機植能守恒題型一機械能守恒定律的應用【題型解碼】1. 單物體多過程機械能守恒問題：劃分物體運動階段，研究每個階段中的運動性質，判斷機械能是否守恒: 2多物體的機械能守恒：一般選用臨=一込形式，不用選擇零勢能而.【典例分析1】（2019東北三省三校二模）（多選）如圖所示，豎直平而內固立兩根足夠長的細桿幾、上2,兩 桿分離不接觸，且兩桿間的距離忽略不計。兩個小球a、b（視為質點）質量均為加，a球套在豎直桿4上，b 球套在水平桿乙上，"、b通過較鏈用長度為Z的剛性輕桿連接。將a球從圖示位置由靜I匕釋放（輕桿與D 桿夾角為45。），不計一切

2、摩擦，已知重力加速度為g。在此后的運動過程中，下列說法中正確的是（）A. a球和b球所組成的系統(tǒng)機械能守恒B. b球的速度為零時，a球的加速度大小一定等于gC. b球的最大速度為7（2+Qg厶D. a球的最大速度為V7SZ【典例分析2】（2019-河北雄安新區(qū)高三物理模擬）如圖為某種魚餌自動投放器的裝置示意圖，其下半部A8 是一長為2慮的豎直細管，上半部BC是半徑為慮的四分之一圓弧彎管，管口 C處切線水平，朋管內有原 長為慮、下端固泄的輕質彈簧.在彈簧上端放置一粒質量為m的魚餌，解除鎖左后彈簧可將魚餌彈射出去.投 餌時，每次總將彈簧長度壓縮到0.5R后鎖定，此時禪簧的彈性勢能為6mgR（g為重

3、力加速度）.不訃魚餌在 運動過程中的機械能損失，求：2R（1）魚餌到達管口 C時的速度大小V】.(2) 魚餌到達管口 C時對管子的作用力大小和方向.(3) 已知地面比水面髙出1.5乩 若豎直細管的長度可以調丹，圓弧彎道管BC可隨豎直細管一起升降.求魚餌到達水而的落點與AB所在豎直線00,之間的最大距離Zmax.【提分秘籍】1 機械能守恒的判斷利用機械能的定義判斷：若系統(tǒng)的動能、重力勢能和彈性勢能的總和不變，則機械能守恒。(2) 利用做功判斷：若系統(tǒng)只有重力或彈簧彈力做功，或其他力做功的代數和為零，則機械能守恒。(3) 利用能量轉化判斷：若系統(tǒng)只有動能和勢能的相互轉化，或還有其他形式能之間的相互

4、轉化，而無機械 能與英他形式能之間的相互轉化，則機械能守恒。(4) 繩子突然繃緊、物體間非彈性碰撞等，機械能不守恒。2. 應用機械能守恒定律解題時的三點注意(1) 要注意研究對象的選取研究對象的選取是解題的首要環(huán)肖，有的問題選單個物體(實為一個物體與地球組 成的系統(tǒng))為研究對象機械能不守恒，但選此物體與英他幾個物體組成的系統(tǒng)為研究對象，機械能卻是守恒 的。如圖所示，單獨選物體J機械能減少，但由物體J、B二者組成的系統(tǒng)機械能守恒。(2) 要注意研究過程的選取有些問題研究對象的運動過程分幾個階段，有的階段機械能守恒，而有的階段機 械能不守恒。因此，在應用機械能守恒泄律解題時要注意過程的選取。（3）

5、要注意機械能守恒表達式的選取三種表達形犬守恒 規(guī)點_.eez 要選擇零 夠能五轉化 規(guī)點不用選祥 幫軫能面轉移 觀點不用選擇【突破訓練】1. （2019福建廈門市上學期期末質檢）有一款躥紅的小游戲“跳一跳”，游戲要求操作者通過控制棋子（質量為 加，可視為質點）脫離平臺時的速度，使其能從同一水平而上的平臺跳到旁邊的另一平臺上.如圖7所示的 拋物線為棋子在某次跳躍過程中的運動軌跡，軌跡的最髙點距平臺上表而高度為兒不計空氣阻力，重力加 速度為g，貝9（）A. 棋子從離開平臺至運動到最高點的過程中，重力勢能增加加g力B. 棋子從離開平臺至運動到最髙點的過程中，機械能增加也g力C. 棋子離開平臺后距平臺

6、而高度為號時動能為呼D. 棋子落到期一平臺上時的速度大于阿2. （2019-安徽省阜陽市第三中學模擬）（多選）如圖所示，物體2、E通過細繩及輕質彈簧連接在輕滑輪兩側, 物體的質量分別為2加、加，開始時細繩伸宜，用手托著物體2使彈簧處于原長且/與地而的距離為力， 物體E靜止在地面上，放手后物體下落，與地而即將接觸時速度大小為*此時物體鳥對地而恰好無壓 力，不計一切摩擦及空氣阻力，重力加速度大小為g,則下列說法中正確的是（）A物體下落過程中，物體d和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒B. 彈簧的勁度系數為牛C. 物體2著地時的加速度大小為fD物體著地時彈簧的彈性勢能為2加g力3（2019江西重點中學盟校高三

7、第一次聯考）如圖所示，質量為2加和m的兩個彈性環(huán)2、B用不可伸長的、長為Z的輕繩連接，分別套在水平細桿OP和豎宜細桿0。上,OP與O0在O點用一小段圓弧桿平滑相連， 且0。足夠長.初始時刻，將輕繩拉至水平位置伸直，然后釋放兩個小環(huán)，2環(huán)通過小段圓弧桿時速度大小 保持不變，重力加速度為g,不計一切摩擦，試求：（2M環(huán)到達o點后再經過多長時間能夠追上B環(huán).型二功能關系的綜合應用【題型解碼】1做功的過程就是能量轉化的過程功是能疑轉化的量度.2功與能量的變化是“一一對應”的，如重力做功對應重力勢能的變化，合外力做功對應動能的變化等.【典例分析11（2019-天津河北區(qū)一模）（多選）如圖所示，質量為M,

8、長度為Z的小車靜止在光滑的水平而上， 質量為加的小物塊，放在小車的最左端，現用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車之間的摩擦力為 /，經過一段時間小車運動的位移為x,小物塊剛好滑到小車的最右端，則下列說法中正確的是（）A此時物塊的動能為F（x+Z）B. 此時小車的動能為金+Z）C. 這一過程中，物塊和小車增加的機械能為FQ+L）-JLD. 這一過程中，物塊和小車因摩擦而產生的熱疑為幾【典例分析2】（2019遼寧大連二模）（多選）如圖甲所示，固定斜而的傾角為30。，一質量為加的小物塊自斜 面底端以初速度vo沿斜而向上做勻減速運動，經過一段時間后又沿斜而下滑回到底端，整個過程小物塊的 曲圖象如圖

9、乙所示。下列判斷正確的是（）B.上滑過程的加速度大小是下滑過程的2倍C.物塊沿斜而上滑的過程中機械能減少召"八6 D.物塊沿斜面下滑的過程中動能增加務小6【提分秘籍】1力學中幾種功能關系合外力做功與動能的關系：W -=JE.（2）重力做功與重力勢能的關系：Wg=Ep.彈力做功與彈性勢能的關系：W=-JE.（4）除重力及系統(tǒng)內彈力以外其他力做功與機械能的關系：莎恥札（5）滑動摩擦力做功與內能的關系：F&創(chuàng)=A£內.2涉及做功與能量轉化問題的解題方法（1）分淸是什么力做功，并且分析該力做正功還是做負功：根據功能之間的對應關系，確左能量之間的轉化 情況.（2）當涉及滑動摩

10、擦力做功時，機械能不守恒，一般應用能量守恒上律，特別注意摩擦產生的內能0=Fd踰， /鈿為相對滑動的兩物體間相對滑動路徑的總長度.（3）解題時，首先確定初、末狀態(tài)，然后分淸有多少種形式的能在轉化，再分析狀態(tài)變化過程中哪種形式的 能量減少，哪種形式的能雖:增加，求出減少的能量總和和增加的能呈:總和AEm最后由列式求解.【突破訓練】1（2019-安黴合肥市第二次質檢）如圖甲所示，苣于水平地而上質量為加的物體，在豎直拉力F作用下，由 靜止開始向上運動，其動能$與距地而髙度的關系如圖乙所示，已知重力加速度為g，空氣阻力不汁.下 列說法正確的是（）1 Smgho° 九甌35九乙A.在0加過程中

11、,F大小始終為mgB. 在0加和加2加過程中,F做功之比為2 : 1C. 在02加過程中，物體的機械能不斷增加D.在2加3.5加過程中，物體的機械能不斷減少2.（多選）（2019-江西上饒高三期末）一足夠長的傳送帶與水平面的夾角為&,以一左的速度勻速運動.某時刻 在傳送帶適當的位置放上具有一左初速度的物塊（如圖a所示），以此時為/=0時刻記錄了物塊之后在傳送帶 上運動的速度隨時間的變化關系，如圖b所示（圖中取沿斜而向上的運動方向為正方向，其中兩坐標大小 V1>V2）.已知傳送帶的速度保持不變.則下列判斷正確的是（）若物塊與傳送帶間的動摩擦因數為則“tail。B0fi時間內，傳送帶

12、對物塊做正功C. 02時間內，系統(tǒng)產生的熱量一泄比物塊動能的減少量大D0心時間內，傳送帶對物塊做的功等于物塊動能的減少量3. 如圖所示，在豎直平而內有一半徑為R的圓弧軌道，半徑02水平、0B豎直，一個質量為加的小球自點的正上方P點由靜止開始自由下落，小球沿軌道到達最髙點E時恰好對軌道沒有壓力.已知重力加速度為g，則小球從P點運動到B點的過程中（）A. 重力做功2w?g_RB.機械能減少加C.合外力做功tngRD.克服摩擦力做功+"igR題型三動力學觀點和能量觀點的綜合應用【題型解碼】L若運動過程只涉及求解力而不涉及能量，選用牛頓運動泄律；2若運動過程涉及能量轉化問題，且具有功能關系的

13、特點，則常用動能定理或能量守恒泄律；3不同過程連接點速度的關系有時是處理兩個過程運動規(guī)律的突破點.【典例分析1 （2019-江蘇南京、鹽城高三第三次調研）（多選）如圖所示，光滑水平而OE與足夠長粗糙斜面BC交于B點。輕彈簧左端固左于豎直墻而，用質量為的滑塊壓縮彈簧至刀點，然后由靜止釋放滑塊， 滑塊脫離彈簧后經E點滑上斜而，上升到最大髙度，并靜止在斜面上。換用相同材料、質量為牝的滑塊2加1） 壓縮彈簧至同一點D后，重復上述過程。不計滑塊經過E點時的機械能損失，下列說法正確的是（）A. 兩滑塊到達/點的速度相同B. 兩滑塊沿斜而上升過程中的加速度相同C. 兩滑塊上升到最髙點的過程中克服重力做的功相

14、同D. 兩滑塊上升到最髙點的過程中因摩擦產生的熱量相同【典例分析2】（2019湖北“荊、荊、襄、宜四地七校考試聯盟”期末）如圖所示，固左的光滑豎直桿上套一個滑塊，與滑塊2連接的細繩繞過光滑的輕質左滑輪連接滑塊D細繩不可伸長，滑塊B放在粗糙的固泄 斜而上，連接滑塊B的細繩和斜而平行，滑塊/從細繩水平位置由靜止釋放（不汁滑輪的摩擦及空氣阻力）, 到滑塊/下降到速度最大（/未落地，B未上升至滑輪處）的過程中（）A滑塊和滑塊B的加速度大小一直相等B. 滑塊2減小的機械能等于滑塊B增加的機械能C. 滑塊2的速度最大時，滑塊J的速度大于E的速度D. 細繩上張力對滑塊做的功等于滑塊機械能的變化量【典例分析3

15、】如圖甲所示，質MM=1.0 kg的長木板/靜止在光滑水平而上，在木板的左端放宜一個質 量也=1.0 kg的小鐵塊鐵塊與木板間的動摩擦因數“=0.2,對鐵塊施加水平向右的拉力F, F大小隨時 間變化如圖乙所示，4s時撤去拉力.可認為A. B間的最大靜摩擦力與滑動摩擦力大小相等，重力加速度g 取 10 nVs2jR：F/N甲乙（1）0Is內，2、B的加速度大小億八as;（2）5相對.J滑行的最大距離x：（3）04 s內，拉力做的功莎（4）04 s內系統(tǒng)產生的摩擦熱0.【典例分析4】（2019-四川雅安三診）（多選）如圖所示，傾斜傳送帶與水平而的夾角為30%傳送帶在電動機 的帶動下，始終保持vo=

16、2.5 iWs的速率運行，將質量加=lkg的小物體無初速地輕放在處，若物體與傳 送帶間的動摩擦因數“=爭，/、E間的距離Z = 5 m,重力加速度g =10nVs2,貝 ）A. 物體剛放上2處時加速度大小為2.5 m/s2B. 物體從/運動到B過程中所用時間為2.0 sC. 物體從/運動到B過程中摩擦產生的熱量為9.375 JD. 物體從/運動到B過程中電動機多做的功是37.5 J【提分秘籍】L應用能量守恒立律解題的注意事項(1) 應用能量守恒定律的兩條基本思路 某種形式的能減少，一定存在英他形式的能增加，且減少量和增加量一左相等，即AE彼機 某個物體的能量減少，一立存在其他物體的能量增加，且

17、減少量和增加疑一泄相等，即血尸閔恥(2) 當涉及摩擦力做功時，機械能不守恒，一般應用能量的轉化和守恒立律，特別注意摩擦產生的熱量O= 腳，x附為相對滑動的兩物體間相對滑動路徑的總長度。2利用能量觀點解決力學問題的思路(1) 明確研究對象和研究過程。(2) 進行運動分析和受力分析。選擇所用的規(guī)律列方程求解。 動能立理：需要明確初、末動能，明確力的總功，適用于所有情況。 機械能守恒左律：根據機械能守恒條件判斷研究對象的機械能是否守恒，只有滿足機械能守恒的條件時 才能應用此規(guī)律。 功能關系：根據常見的功能關系求解，適用于所有情況。 能量守恒泄律：適用于所有情況。(4) 對結果進行討論?！就黄朴柧殹?

18、. (2019山西高三二模)2018年2月13日，平昌冬奧會女子單板滑雪U形池項目中，我國選手劉佳宇榮獲 亞軍。如圖所示為U形池模型，其中a、c為U形池兩側邊緣，在同一水平面，b為U形池最低點。劉佳宇從a點上方力高的0點自由下落由左側進入池中，從右側飛出后上升至最高位置d點（相對C點高度為不計空氣阻力，下列判斷正確的是（）A. 從O到d的過程中機械能減少B.從“到d的過程中機械能守恒C.從d返回到c的過程中機械能減少D.從方返回到b的過程中，重力勢能全部轉化為動能2. （2019南昌三模）如圖所示，傾角為30°的光滑斜而底端固左一輕彈簧，O點為原長位置。質量為0.5 kg的 滑塊從斜而上/點由靜止釋放，滑塊下滑并壓縮彈簧到最短的過程中，最大動能為8 J?，F將滑塊由2點上 方0.4 m處的E點由靜止釋放，彈簧被壓縮過程中始終在彈性限度內,g取10in/s2,則下列說法正確的是（）A. A點到O點的距離小于3.2 mB. 從B點釋放后滑塊運動的最大動能為9 JC. 從月點釋放滑塊被彈簧彈回經過*點的動能小于1 JD. 從B點釋放彈簧最大彈性勢能比從H點釋放增加了 1 J3 （2019-湖北八校聯合二模）（多選）如圖所示，輕質彈簧一端固左，另一端與質量為加的圓環(huán)相連，圓環(huán)套在 傾斜的粗糙固左桿上，桿與水平面之間的夾角為