功和能量卷試題1

1、功和能量專題 能量是狀態(tài)量，不同的狀態(tài)有不同數(shù)值的能量能量的變化是通過做功或熱傳遞兩種方式來實現(xiàn)的力學(xué)中功是能量轉(zhuǎn)化的量度，熱學(xué)中功和熱量是內(nèi)能變化的量度 在中學(xué)物理中，涉及到許多形式的能，如：動能、勢能、電能、內(nèi)能、核能等，這些形式的能可以互相轉(zhuǎn)化，并且遵循能量轉(zhuǎn)化和守恒定律能量的概念及其有關(guān)規(guī)律(如動能定理、功能關(guān)系，機械能守恒定律、能量守恒定律)貫穿于中學(xué)物理學(xué)習(xí)的始終，是聯(lián)系各部分知識的主線，是我們分析和解決物理問題的重要依據(jù)，是方法教育與能力培養(yǎng)的重要方面，因此在每年的高考物理試卷中都會出現(xiàn)考查有關(guān)能量的試題，并且時常發(fā)現(xiàn)“壓軸題”就是能量試題 本章知識與牛頓運動定律、圓周運動規(guī)律、

2、動量定理、動量守恒定律、碰撞問題以及電磁學(xué)知識的聯(lián)系是高考的熱點能量難點問題的解決離不開能量的相關(guān)規(guī)律，相關(guān)規(guī)律的應(yīng)用是以正確理解定律為前提下面把各規(guī)律的要點及注意事項分析如下：(一)動能定理1.動能定理的內(nèi)容：外力對物體所做的總功等于物體動能的增量2.動能定理的公式表達式：式中W是各個外力對物體做功的總和，是做功過程中始末兩個狀態(tài)動能的增量3.應(yīng)用動能定理解題的特點：不追究全過程中的運動性質(zhì)和狀態(tài)變化細(xì)節(jié) 4.應(yīng)用動能定理解題的注意事項： 要明確物體在全過程初、末兩個狀態(tài)時的動能； 要正確分析全過程中各段受力情況和相應(yīng)位移，并正確求出各力的功； 動能定理表達式是標(biāo)量式，不能在某方向用速度分量

3、來列動能定理方程式： 動能定理中的位移及速度，一般都是相對地球而言的 5.動能定理的研究對象是質(zhì)點6.動能定理對變力做功情況也適用動能定理盡管是在恒力作用下利用牛頓第二定律和運動學(xué)公式推導(dǎo)的，但對變力做功情況亦適用動能定理可用于求變力的功、曲線運動中的功以及復(fù)雜過程中的功能轉(zhuǎn)換問題 (二)機械能守恒定律1.定律內(nèi)容：在只有重力和彈力做功的情況下，系統(tǒng)的動能和勢能可以發(fā)生，轉(zhuǎn)化，但總的機械能保持不變。2.定律的三種理解及表達形式： 初態(tài)機械能等于末態(tài)機械能，即E1=E2，注意初、末態(tài)選同一參考面物體或系統(tǒng)動能的增加(或減少)等于物體或系統(tǒng)勢能的減少(或增加)，即：Ek增=Ep減系統(tǒng)由A、D部分組

4、成時，A部分減少的機械能等于B部分增加的機械能，即：EA增=EB減 注意不用選參考面3.定律適用條件： 對單個物體，只有重力或彈力做功 對某一系統(tǒng)，物體間只有動能和重力勢能及彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機械能的傳遞，機械能也沒有轉(zhuǎn)變成其它形式的能(如沒有內(nèi)能產(chǎn)生)，則系統(tǒng)的機械能守恒 4.定律既適用于一個物體(實為一個物體與地球組成的系統(tǒng))，又適用于幾個物體組成的物體系，但前提必須滿足機械能守恒的條件 (三)功能關(guān)系1.功能關(guān)系：重力和彈力之外的力對物體所做功的總和等于物體機械能的增量2.功與勢能關(guān)系：重力對物體做的正功等于物體重力勢能的減少量；彈力對物體所做的正功等于彈性勢能的減少量

5、；電場力對物體所做的正功等于電勢能的減少量；同理，各力做負(fù)功時，等于相應(yīng)勢能的增加量彈力、重力、電場力做功都只與始末位置有關(guān)，與物體實際通過的路徑無關(guān)(四)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律 能量既不會憑空消失，也不會憑空產(chǎn)生，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形 式，或從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體這就是能的轉(zhuǎn)化與守恒定律 以上介紹的功能定理、功和能的關(guān)系以及機械能守恒定律，在高考考試說明中都是B級要求，必須重點掌握并靈活應(yīng)用 典型例題透析(一)動能定理類例1(1993年全國高考)如圖所示，A、B是位于水平桌面上的兩個質(zhì)量相等的小木塊，離墻壁的距離分別為和l，與桌面之間的動摩擦因數(shù)分別為A和B。今給A以某一初速度，使

6、之從桌面的右端向左運動假定A、B之間，B與墻之間的碰撞時間都很短，且碰撞中總動能無損失若要使木塊A最后不從桌面上掉下來，則A的初速度最大不能超過 。命題意圖考查動能定理及其應(yīng)用，在能力上主要考查理解、分析、推理和應(yīng)用能力解題思路先理解題設(shè)條件：小木塊質(zhì)量mA=mB=m，碰撞時間很短，且無總動能損失在這個條件下，可分析推斷出題中敘述的整個過程以及相關(guān)物體做功情況是：A從最右端以初速v向左運動，在與B碰撞前，減速移過距離L-l，A克服摩擦阻力做功：Amg(L-l)；A與B發(fā)生等質(zhì)量的完全彈性正碰，碰撞后A靜止于B的位置，B則以A碰前的速度為初速度繼續(xù)減速向左運動通過距離l，與墻碰撞后反向向右仍做減

7、速運動，又通過距離l，在這段過程中B克服摩擦阻力做功Bmgl；然后B又與A發(fā)生碰撞，碰后B靜止，A又以B碰前的速度為初速持續(xù)減小向右運動，按題意，A移過距離L-l后剛好在桌的右端邊緣停下在這段過程A又克服摩擦阻力做功Amg(L-l)經(jīng)歷上述全過程，且最初具有的動能應(yīng)完全損耗于各段克服摩擦阻力做功上因此，有： 探討評價本題的難點是理解題設(shè)條件、分析運動的全過程、挖掘隱含條件(末速為零)本題初看起來過程復(fù)雜，但只要弄清題設(shè)條件，分析整個運動的全過程并不困難再靈活選取解題方法(動能定理或功能關(guān)系)就化難為易，迎刃而解 (二)機械能守恒定律類例2(2000年上海高考)如圖所示，長度相同的三根輕桿構(gòu)成一

8、個正三角形支架，在A處固定質(zhì)量為2m的小球，B處固定質(zhì)量為m的小球支架懸掛在O點，可繞過O點并與支架所在平面相垂直的固定軸轉(zhuǎn)動開始時OB與地面相垂直，放手后開始運動，在不計任何阻力的情況下下列說法正確的是：A.A球到達最低點時速度為零B.A球機械能減少量等于B球機械能增加量C.B球向左擺動所能達到的最高位置應(yīng)高于A球開始運動時的高度D.當(dāng)支架從左向右回擺時，A球一定能回到起始高度命題意圖考查機械能守恒定律解題思路對三角支架和A、B球組成的系統(tǒng)，在支架擺動過程中只有重力做功，遵守機械能守恒定律支架向左擺動時，A球的機械能減少、B球的機械能增加根據(jù)機械能守恒定律，BD正確設(shè)三角支架的邊長為l，當(dāng)A

9、球擺到最低點時，B球向左到達與A球開始運動時的高度。因擺動中A、B兩球角速度相同，由可知，A、B兩球的線速度也相同，設(shè)為v。由機械能守恒定律得： 解出：由于B球到達與A球開始運動時的高度時，A、B兩球都有一定速度v，兩球還要繼續(xù)向左擺動，使B球所能達到的最高位置高于A球開始運動的高度所以選項A錯、C正確答案為BCD探討評價本題是A球與B球組成的系統(tǒng)機械能守恒，而A球或B球各自的機械能并不守恒，類似的情況還有，如圖，有軸輕桿初始水平，當(dāng)釋放后，A、B兩球的總機械能守恒。對系統(tǒng)的機械能守恒，可依題采用適當(dāng)?shù)氖睾阈问奖绢}判斷B、D選項采用的是“系統(tǒng)一部分機械能的減少等于另一部分機械能的增加”形式，即

10、：EA增=EB減；在判斷C、A選項時，又采用了“系統(tǒng)重力勢能的減少等于系統(tǒng)動能的增加”形式，即Ek增=Ep減。在采用以上這兩種形式時，不必選零重力勢能參考面一般在初、末態(tài)總機械能不易簡單寫出，而機械能的增加或減少部分又較明顯時，就利用Ek增=Ep減或EA增=EB減求解更方便些 (三)功能關(guān)系類例3(1999年全國高考)一物體靜止在升降機的地板上，在升降機加速上升的過程中，地板對物體的支持力所做的功等于：A.物體勢能的增加量B.物體動能的增加量C.物體動能的增加量加上物體勢能的增加量D.物體動能的增加量加上克服重力所做的功命題意圖考查功的概念、功和能的關(guān)系解題思路升降機地板上的物體受到重力和支持

11、力的作用其中，支持力對物體做正功，由功能關(guān)系知，它對物體做的功等于物體機械能的增量(動能的增加量加上勢能的增加量)，又重力勢能增加量等于物體克服重力做的功，因此本題的正確選項為C、D，至于B選項，物體動能的增加量等于支持力和重力所做功的總和，因此B選項錯誤探討評價本題的難點是支持力對物體做功產(chǎn)生的效果，只要根據(jù)功能關(guān)系就可解決該問題；同時，還必須清楚動能定理與功能關(guān)系的區(qū)別動能定理解決的是外力做功的總和與動能變化的關(guān)系；功能關(guān)系研究的是重力(彈力)之外的力對物體做的功與物體機械能變化的關(guān)系問題另外，重力(彈力)做功與重力(彈性)勢能變化的關(guān)系也要清楚。 (四)能量轉(zhuǎn)化和守恒定律類例4如圖所示，電阻為R的矩形導(dǎo)線框abcd，邊長ad=h，ab=l，質(zhì)量為m，自某一高度自由落下，通過一勻強磁場，磁場方向垂直紙面向里，磁場區(qū)域的寬度為h(如圖所示)若線框恰好以恒定速度通過磁場，線框中產(chǎn)生的焦耳熱是 (不考慮空氣阻力)命題意圖考查電磁感應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化及守恒定律知識解題思路線框進出磁場中時，線框中磁通量發(fā)生變化，產(chǎn)生感應(yīng)電流；產(chǎn)生的感應(yīng)電流在磁場中受到安培力