高中物理功能關(guān)系知識點及習(xí)題總結(jié)

1、高中物理功能關(guān)系高中物理功能關(guān)系 專題定位 本專題主要用功能的觀點解決物體的運動和帶電體、帶電粒子、導(dǎo)體棒在電場或磁場中的運動問題考查的重點有以下幾方面：重力、摩擦力、靜電力和洛倫茲力的做功特點和求解；與功、功率相關(guān)的分析與計算；幾個重要的功能關(guān)系的應(yīng)用；動能定理的綜合應(yīng)用；綜合應(yīng)用機械能守恒定律和能量守恒定律分析問題 本專題是高考的重點和熱點，命題情景新，聯(lián)系實際密切，綜合性強，側(cè)重在計算題中命題，是高考的壓軸題 應(yīng)考策略 深刻理解功能關(guān)系，抓住兩種命題情景搞突破：一是綜合應(yīng)用動能定理、機械能守恒定律和能量守恒定律， 結(jié)合動力學(xué)方法解決多運動過程問題； 二是運用動能定理和能量守恒定律解決電場

2、、磁場內(nèi)帶電粒子運動或電磁感應(yīng)問題 1 常見的幾種力做功的特點 (1)重力、彈簧彈力、靜電力做功與路徑無關(guān) (2)摩擦力做功的特點 單個摩擦力(包括靜摩擦力和滑動摩擦力)可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功 相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零， 在靜摩擦力做功的過程中， 只有機械能的轉(zhuǎn)移， 沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能； 相互作用的一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和不為零，且總為負(fù)值在一對滑動摩擦力做功的過程中，不僅有相互摩擦物體間機械能的轉(zhuǎn)移， 還有部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的量等于系統(tǒng)機械能的減少量，等于滑動摩擦力與相對位移的乘積 摩擦生熱是指滑動摩擦生熱，靜摩擦不會生熱 2 幾個

3、重要的功能關(guān)系 (1)重力的功等于重力勢能的變化，即 WGEp. (2)彈力的功等于彈性勢能的變化，即 W彈Ep. (3)合力的功等于動能的變化，即 WEk. (4)重力(或彈簧彈力)之外的其他力的功等于機械能的變化，即 W其他E. (5)一對滑動摩擦力做的功等于系統(tǒng)中內(nèi)能的變化，即 QFf l 相對 1 動能定理的應(yīng)用 (1)動能定理的適用情況：解決單個物體(或可看成單個物體的物體系統(tǒng))受力與位移、速率關(guān)系的問題動能定理既適用于直線運動，也適用于曲線運動；既適用于恒力做功，也適用于變力做功，力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時作用，也可以分段作用 (2)應(yīng)用動能定理解題的基本思路 選取研究對象，

4、明確它的運動過程 分析研究對象的受力情況和各力做功情況，然后求各個外力做功的代數(shù)和 明確物體在運動過程始、末狀態(tài)的動能 Ek1和 Ek2. 列出動能定理的方程 W合Ek2Ek1，及其他必要的解題方程，進行求解 2 機械能守恒定律的應(yīng)用 (1)機械能是否守恒的判斷 用做功來判斷，看重力(或彈簧彈力)以外的其他力做功的代數(shù)和是否為零 用能量轉(zhuǎn)化來判斷，看是否有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能 對一些“繩子突然繃緊”、“物體間碰撞”等問題，機械能一般不守恒，除非題目中有特別說明及暗示 (2)應(yīng)用機械能守恒定律解題的基本思路 選取研究對象物體系統(tǒng) 根據(jù)研究對象所經(jīng)歷的物理過程，進行受力、做功分析，判斷機械能是

5、否守恒 恰當(dāng)?shù)剡x取參考平面，確定研究對象在運動過程的始、末狀態(tài)時的機械能 根據(jù)機械能守恒定律列方程，進行求解 題型 1 力學(xué)中的幾個重要功能關(guān)系的應(yīng)用 例 1 如圖 1 所示，輕質(zhì)彈簧的一端與固定的豎直板 P 拴接，另一端與物體 A 相連，物體A 靜止于光滑水平桌面上，右端接一細(xì)線，細(xì)線繞過光滑的定滑輪與物體 B 相連開始時用手托住 B，讓細(xì)線恰好伸直，然后由靜止釋放 B，直至 B 獲得最大速度下列有關(guān)該過程的分析正確的是 ( ) AB 物體的機械能一直減小 BB 物體的動能的增加量等于它所受重力與拉力做的功之和 CB 物體機械能的減少量等于彈簧的彈性勢能的增加量 D細(xì)線拉力對 A 物體做的功

6、等于 A 物體與彈簧所組成的系統(tǒng)機械能的增加量 以題說法以題說法 1.本題要注意幾個功能關(guān)系：重力做的功等于重力勢能的變化量；彈簧彈力做本題要注意幾個功能關(guān)系：重力做的功等于重力勢能的變化量；彈簧彈力做的功等于彈性勢能的變化量； 重力以外的其他力做的功等于機械能的變化量； 合力做的的功等于彈性勢能的變化量； 重力以外的其他力做的功等于機械能的變化量； 合力做的功等于動能的變化量功等于動能的變化量 2本題在應(yīng)本題在應(yīng)用動能定理時，應(yīng)特別注意研究過程的選取并且要弄清楚每個過程各力做功用動能定理時，應(yīng)特別注意研究過程的選取并且要弄清楚每個過程各力做功的情況的情況 如圖 2 所示，楔形木塊 abc 固

7、定在水平面上，粗糙斜面 ab 和光滑斜面 bc 與水平面的夾角相同，頂角 b 處安裝一定滑輪質(zhì)量分別為 M、m(Mm)的滑塊，通過不可伸長的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運動若不計滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運動的過程中( ) A兩滑塊組成的系統(tǒng)機械能守恒 B重力對 M 做的功等于 M 動能的增加 C輕繩對 m做的功等于 m 機械能的增加 D兩滑塊組成系統(tǒng)的機械能損失等于 M 克服摩擦力做的功 題型 2 動力學(xué)方法和動能定理的綜合應(yīng)用 例 2 (15 分)如圖 3 所示，上表面光滑、長度為 3 m、質(zhì)量 M10 kg 的木板，在 F50 N的水平拉力作

8、用下，以 v05 m/s 的速度沿水平地面向右勻速運動現(xiàn)將一個質(zhì)量為 m3 kg 的小鐵塊(可視為質(zhì)點)無初速度地放在木板最右端，當(dāng)木板運動了 L1 m 時，又將第二個同樣的小鐵塊無初速地放在木板最右端， 以后木板每運動 1 m就在其最右端無初速度地放上一個同樣的小鐵塊(g 取 10 m/s2)求： (1)木板與地面間的動摩擦因數(shù)； (2)剛放第三個小鐵塊時木板的速度； (3)從放第三個小鐵塊開始到木板停止的過程，木板運動的距離 以題說法以題說法 1.在應(yīng)用動能定理解題時首先要弄清物體的受力情況和做功情況此題特別要在應(yīng)用動能定理解題時首先要弄清物體的受力情況和做功情況此題特別要注意每放一個小鐵

9、塊都會使滑動摩擦力增加注意每放一個小鐵塊都會使滑動摩擦力增加 mg. 2應(yīng)用動能定理列式時要注意運動過程的選取，可以全過程列式，也可以分過程列式應(yīng)用動能定理列式時要注意運動過程的選取，可以全過程列式，也可以分過程列式 如圖 4 所示，傾角為 37 的粗糙斜面 AB 底端與半徑 R0.4 m的光滑半圓軌道BC 平滑相連， O 點為軌道圓心， BC 為圓軌道直徑且處于豎直方向， A、 C 兩點等高 質(zhì)量 m1 kg 的滑塊從 A 點由靜止開始下滑， 恰能滑到與 O 點等高的 D 點， g 取 10 m/s2，sin 37 0.6，cos 37 0.8. (1)求滑塊與斜面間的動摩擦因數(shù) ； (2)

10、若使滑塊能到達 C 點，求滑塊從 A 點沿斜面滑下時的初速度 v0的最小值； (3)若滑塊離開 C 點的速度大小為 4 m/s，求滑塊從 C 點飛出至落到斜面上所經(jīng)歷的時間 t. 題型 3 動力學(xué)方法和機械能守恒定律的應(yīng)用 例 3 (14 分)如圖 5，質(zhì)量為 M2 kg 的頂部有豎直壁的容器 A，置于傾角為 30 的固定光滑斜面上， 底部與斜面嚙合， 容器頂面恰好處于水平狀態(tài)， 容器內(nèi)有質(zhì)量為 m1 kg的光滑小球 B 與右壁接觸讓 A、B 系統(tǒng)從斜面上端由靜止開始下滑 L 后剛好到達斜面底端，已知 L2 m，取重力加速度 g10 m/s2.求： (1)小球到達斜面底端的速度大小； (2)下

11、滑過程中，A 的水平頂面對 B 的支持力大小； (3)下滑過程中，A 對 B 所做的功 以題說法以題說法 若判斷多個物體組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，最簡單有效的方法是看能量是否若判斷多個物體組成的系統(tǒng)機械能是否守恒，最簡單有效的方法是看能量是否向機械能之外的其他能量轉(zhuǎn)化比如，此題中各個接觸面都是光滑的，不會產(chǎn)生內(nèi)能，向機械能之外的其他能量轉(zhuǎn)化比如，此題中各個接觸面都是光滑的，不會產(chǎn)生內(nèi)能，也沒有其他能量參與轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，所以也沒有其他能量參與轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化，所以 A、B 組成的系統(tǒng)機械能守恒組成的系統(tǒng)機械能守恒 如圖所示，輪半徑 r10 cm的傳送帶，水平部分 AB 的長度 L1.5 m，與一圓心在

12、O 點、半徑 R1 m的豎直光滑圓軌道的末端相切于 A 點，AB 高出水平地面 H1.25 m，一質(zhì)量 m0.1 kg 的小滑塊(可視為質(zhì)點)，由圓軌道上的 P 點從靜止釋放，OP與豎直線的夾角 37 .已知 sin 37 0.6，cos 37 0.8，g10 m/s2，滑塊與傳送帶間的動摩擦因數(shù) 0.1，不計空氣阻力 (1)求滑塊對圓軌道末端的壓力； (2)若傳送帶一直保持靜止，求滑塊的落地點與 B 間的水平距離； (3)若傳送帶以 v00.5 m/s 的速度沿逆時針方向運行(傳送帶上部分由 B 到 A 運動)，求滑塊在傳送帶上滑行過程中產(chǎn)生的內(nèi)能 6 綜合應(yīng)用動力學(xué)和能量觀點分析多過程問題

13、 汽車發(fā)動機的功率為 60 kW，汽車的質(zhì)量為 4 t，當(dāng)它行駛在坡度為 0.02 (sin 0.02)的長直公路上時，如圖所示，所受摩擦阻力為車重的 0.1 倍(g10 m/s2)，求： (1)汽車所能達到的最大速度 vm； (2)若汽車從靜止開始以 0.6 m/s2的加速度做勻加速直線運動，則此過程能維持多長時間？ (3)當(dāng)汽車勻加速行駛的速度達到最大值時，汽車做功多少？ 如圖 8 所示，將一質(zhì)量 m0.1 kg 的小球自水平平臺頂端 O 點水平拋出，小球恰好無碰撞地落到平臺右側(cè)一傾角為 53 的光滑斜面頂端 A 并沿斜面下滑，斜面底端 B 與光滑水平軌道平滑連接，小球以不變的速率過 B

14、點后進入 BC 部分，再進入豎直圓軌道內(nèi)側(cè)運動已知斜面頂端與平臺的高度差 h3.2 m，斜面高 H15 m，豎直圓軌道半徑 R5 m取 sin 53 0.8，cos 53 0.6，g10 m/s2，試求： (1)小球水平拋出的初速度 v0及斜面頂端與平臺邊緣的水平距離 x； (2)小球從平臺頂端 O 點拋出至落到斜面底端 B 點所用的時間； (3)若豎直圓軌道光滑，小球運動到圓軌道最高點 D 時對軌道的壓力 專題突破專題突破 一、單項選擇題 1質(zhì)量為 m 的人造地球衛(wèi)星與地心的距離為 r 時，引力勢能可表示為 EpGMmr，其中 G為引力常量，M 為地球質(zhì)量，該衛(wèi)星原來在半徑為 R1的軌道上繞

15、地球做勻速圓周運動，由于受到極稀薄空氣的摩擦作用，飛行一段時間后其圓周運動的半徑變?yōu)?R2，此過程中因摩擦而產(chǎn)生的熱量為 ( ) AGMm1R21R1 BGMm1R11R2 C.GMm21R21R1 D.GMm21R11R2 2 如圖 1 所示，質(zhì)量為 m 的物體(可視為質(zhì)點)以某一初速度從 A 點沖上傾角為 30 的固定斜面，其運動的加速度大小為34g，沿斜面上升的最大高度為 h，則物體沿斜面上升的過程中 ( ) A物體的重力勢能增加了34mgh B物體的重力勢能增加了 mgh C物體的機械能損失了14mgh D物體的動能減少了 mgh 3 用電梯將貨物從六樓送到一樓的過程中，貨物的 vt

16、圖象如圖 2 所示下列說法正確的是 ( ) A前 2 s 內(nèi)貨物處于超重狀態(tài) B最后 1 s 內(nèi)貨物只受重力作用 C貨物在 10 s 內(nèi)的平均速度是 1.7 m/s D貨物在 2 s9 s 內(nèi)機械能守恒 4 質(zhì)量為 m 的汽車在平直的路面上啟動，啟動過程的速度時間圖象如圖 3 所示，其中OA 段為直線，AB 段為曲線，B 點后為平行于橫軸的直線已知從 t1時刻開始汽車的功率保持不變，整個運動過程中汽車所受阻力的大小恒為 Ff，以下說法正確的是 ( ) A0t1時間內(nèi)，汽車牽引力的數(shù)值為 mv1t1 Bt1t2時間內(nèi)，汽車的功率等于(mv1t1Ff)v2 Ct1t2時間內(nèi)，汽車的平均速率小于v1

17、v22 D汽車運動的最大速率 v2(mv1Fft11)v1 二、多項選擇題 5如圖所示，絕緣彈簧的下端固定在斜面底端，彈簧與斜面平行，帶電小球 Q(可視為質(zhì)點)固定在光滑絕緣斜面上的 M 點，且在通過彈簧中心的直線 ab 上現(xiàn)把與 Q 大小相同，帶電性也相同的小球 P，從直線 ab 上的 N 點由靜止釋放，在小球 P 與彈簧接觸到速度變?yōu)榱愕倪^程中( ) A小球 P 的速度先增大后減小 B小球 P 和彈簧的機械能守恒，且 P 速度最大時所受彈力與庫侖力的合力最大 C小球 P 的動能、重力勢能、電勢能與彈簧的彈性勢能的總和不變 D系統(tǒng)的機械能守恒 6 一物體靜止在水平地面上，在豎直向上的拉力 F

18、 的作用下開始向上運動，如圖 5 甲所示在物體運動過程中，空氣阻力不計，其機械能 E 與位移 x 的關(guān)系圖象如圖乙所示，其中曲線上點 A 處的切線的斜率最大則 ( ) A在 x1處物體所受拉力最大 B在 x2處物體的速度最大 C在 x1x3過程中，物體的動能先增大后減小 D在 0 x2過程中，物體的加速度先增大后減小 7 被譽為“豪小子”的紐約尼克斯隊 17 號華裔球員林書豪在美國職業(yè)籃球(NBA)賽場上大放光彩 現(xiàn)假設(shè)林書豪準(zhǔn)備投二分球前先屈腿下蹲再豎直向上躍起， 已知林書豪的質(zhì)量為 m，雙腳離開地面時的速度為 v，從開始下蹲至躍起過程中重心上升的高度為 h，則下列說法正確的是 ( ) A從

19、地面躍起過程中，地面支持力對他所做的功為 0 B從地面躍起過程中，地面支持力對他所做的功為12mv2mgh C離開地面后，他在上升過程和下落過程中都處于失重狀態(tài) D從下蹲到離開地面上升過程中，他的機械能守恒 三、非選擇題 8 水上滑梯可簡化成如圖 6 所示的模型，光滑斜槽 AB 和粗糙水平槽 BC 平滑連接，斜槽AB 的豎直高度 H6.0 m，傾角 37 ，水平槽 BC 長 d2.5 m，BC 面與水面的距離h0.80 m， 人與 BC 間的動摩擦因數(shù)為 0.40.一游戲者從滑梯頂端 A 點無初速度地自由滑下，求：(取重力加速度 g10 m/s2，cos 37 0.8，sin 37 0.6)

20、(1)游戲者沿斜槽 AB 下滑時加速度的大??； (2)游戲者滑到 C 點時速度的大小； (3)在從 C 點滑出至落到水面的過程中，游戲者在水平方向上的位移的大小 9. 如圖所示，傾角為 的光滑斜面上放有兩個質(zhì)量均為 m 的小球 A 和 B，兩球之間用一根長為 L 的輕桿相連，下面的小球 B 離斜面底端的高度為 h.兩球從靜止開始下滑，不計球與地面碰撞時的機械能損失，且地面光滑，求： (1)兩球都進入光滑水平面時兩小球運動的速度大??； (2)此過程中桿對 B 球所做的功 10 如圖 7 所示，質(zhì)量為 m1 kg 的小物塊輕輕地放在水平勻速運動的傳送帶上的 P 點，隨傳送帶運動到 A 點后水平拋出，小物塊恰好無碰撞地沿圓弧切線從 B 點進入豎直光滑的圓弧軌道B、C 為圓弧軌道的兩端點，其連線水平，已知圓弧軌道