專題07-動(dòng)能定理-機(jī)械能守恒-能量守恒定律-高三物理二輪復(fù)習(xí)(原卷版)

2022年高三物理二輪復(fù)習(xí)資料（命題規(guī)律+知識(shí)薈萃+經(jīng)典例題+精選習(xí)題）（江蘇專用）專題07動(dòng)能定理機(jī)械能守恒能量守恒定律【命題規(guī)律】1、命題角度：（1）動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用；（2）機(jī)械能守恒定律及應(yīng)用；（3）能量守恒定律.2、?？碱}型：計(jì)算題．【知識(shí)薈萃】★考向一、動(dòng)能定理的綜合應(yīng)用1．應(yīng)用動(dòng)能定理解題的步驟圖解：2．應(yīng)用動(dòng)能定理的四點(diǎn)提醒：（1）動(dòng)能定理往往用于單個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由于不涉及加速度及時(shí)間，比動(dòng)力學(xué)方法要簡(jiǎn)捷．（2）動(dòng)能定理表達(dá)式是一個(gè)標(biāo)量式，在某個(gè)方向上應(yīng)用動(dòng)能定理是沒有依據(jù)的．（3）物體在某個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中包含幾個(gè)運(yùn)動(dòng)性質(zhì)不同的小過(guò)程（如加速、減速的過(guò)程），對(duì)全過(guò)程應(yīng)用動(dòng)能定理，往往能使問(wèn)題簡(jiǎn)化．（4）多過(guò)程往復(fù)運(yùn)動(dòng)問(wèn)題一般應(yīng)用動(dòng)能定理求解．3．五點(diǎn)說(shuō)明（1）W總為物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受各力做功的代數(shù)和。（2）動(dòng)能增量Ek2－Ek1一定是物體在末、初兩狀態(tài)的動(dòng)能之差。（3）動(dòng)能定理既適用于直線運(yùn)動(dòng)，也適用于曲線運(yùn)動(dòng)。（4）動(dòng)能定理既適用于恒力做功，也適用于變力做功。（5）力可以是各種性質(zhì)的力，既可以同時(shí)作用，也可以分階段作用?！锟枷蚨?機(jī)械能守恒定律的應(yīng)用1．判斷物體或系統(tǒng)機(jī)械能是否守恒的三種方法定義判斷法看動(dòng)能與重力（或彈性）勢(shì)能之和是否變化能量轉(zhuǎn)化判斷法沒有與機(jī)械能以外的其他形式的能轉(zhuǎn)化時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒做功判斷法只有重力（或彈簧的彈力）做功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能守恒2.機(jī)械能守恒定律的表達(dá)式3．連接體的機(jī)械能守恒問(wèn)題輕繩模型①分清兩物體是速度大小相等，還是沿繩方向的分速度大小相等．②用好兩物體的位移大小關(guān)系或豎直方向高度變化的關(guān)系．輕桿模型①平動(dòng)時(shí)兩物體速度相等，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)兩物體角速度相等．沿桿方向速度大小相等．②桿對(duì)物體的作用力并不總是沿桿的方向，桿能對(duì)物體做功，單個(gè)物體機(jī)械能不守恒．③對(duì)于桿和球組成的系統(tǒng)，忽略空氣阻力和各種摩擦且沒有其他力對(duì)系統(tǒng)做功，則系統(tǒng)機(jī)械能守恒．輕彈簧模型①含彈簧的物體系統(tǒng)在只有彈簧彈力和重力做功時(shí)，物體和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，而單個(gè)物體機(jī)械能不守恒．②同一根彈簧彈性勢(shì)能大小取決于彈簧形變量的大小，在彈簧彈性限度內(nèi)，形變量相等，彈性勢(shì)能相等．③由兩個(gè)或兩個(gè)以上的物體與彈簧組成的系統(tǒng)，當(dāng)彈簧形變量最大時(shí)，彈簧兩端連接的物體具有相同的速度；彈簧處于自然長(zhǎng)度時(shí)，彈簧彈性勢(shì)能最?。榱悖?★考向三、3能量守恒定律的應(yīng)用1．含摩擦生熱、焦耳熱、電勢(shì)能等多種形式能量轉(zhuǎn)化的系統(tǒng)，優(yōu)先選用能量守恒定律．2．應(yīng)用能量守恒定律的基本思路（1）系統(tǒng)初狀態(tài)的總能量等于系統(tǒng)末狀態(tài)的總能量E總初＝E總末．（2）系統(tǒng)只有A、B時(shí)，A的能量減少量等于B的能量增加量，表達(dá)式為ΔEA減＝ΔEB增，不必區(qū)分物體或能量形式．3．系統(tǒng)機(jī)械能守恒可以看成是系統(tǒng)能量守恒的特殊情況．【經(jīng)典例題】【例題1】螺旋千斤頂由帶手柄的螺桿和底座組成，螺紋與水平面夾角為，如圖所示。水平轉(zhuǎn)動(dòng)手柄，使螺桿沿底座的螺紋槽（相當(dāng)于螺母）緩慢旋進(jìn)而頂起質(zhì)量為m的重物，如果重物和螺桿可在任意位置保持平衡，稱為摩擦自鎖。能實(shí)現(xiàn)自鎖的千斤頂，的最大值為。現(xiàn)用一個(gè)傾角為的千斤頂將重物緩慢頂起高度h后，向螺紋槽滴入潤(rùn)滑油使其動(dòng)摩擦因數(shù)μ減小，重物回落到起點(diǎn)。假定最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，不計(jì)螺桿和手柄的質(zhì)量及螺桿與重物間的摩擦力，轉(zhuǎn)動(dòng)手柄不改變螺紋槽和螺桿之間的壓力。下列說(shuō)法正確的是（）A．實(shí)現(xiàn)摩擦自鎖的條件為 B．下落過(guò)程中重物對(duì)螺桿的壓力等于mgC．從重物開始升起到最高點(diǎn)摩擦力做功為mgh D．從重物開始升起到最高點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)手柄做功為2mgh【例題2】如圖所示，質(zhì)量為M的長(zhǎng)木板靜止在光滑水平面上，上表面OA段光滑、AB段粗糙，且AB段長(zhǎng)為l，左端O處固定輕質(zhì)彈簧，右側(cè)用不可伸長(zhǎng)的輕繩連接于豎直墻上，輕繩所能承受的最大拉力為F.質(zhì)量為m的小滑塊以速度v從A點(diǎn)向左滑動(dòng)壓縮彈簧，彈簧的壓縮量達(dá)最大時(shí)細(xì)繩恰好被拉斷，再過(guò)一段時(shí)間后長(zhǎng)木板停止運(yùn)動(dòng)，小滑塊恰未掉落.則A．細(xì)繩被拉斷瞬間木板的加速度大小為B．細(xì)繩被拉斷瞬間彈簧的彈性勢(shì)能大于C．彈簧恢復(fù)原長(zhǎng)時(shí)滑塊的動(dòng)能為D．滑塊與木板AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為【例題3】如圖所示，輕桿的上端可繞光滑鉸鏈O在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，小球固定在輕桿上Q點(diǎn)，用細(xì)繩連接小物塊與小球，繩子穿過(guò)鉸鏈正下方的小孔P，現(xiàn)用手沿繩方向拉住小球，使小球和物塊保持靜止，此時(shí)OQP=90°，POQ=37°。已知小球和小物塊的質(zhì)量均為1kg，輕桿長(zhǎng)度為1m，重力加速度g取10m/，忽略一切摩擦，sin37°=0.6，sin53°=0.8，求：（1）拉力F的大小；（2）松手后，小球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)的速度大小v；（3）松手后，小球在左側(cè)最高點(diǎn)時(shí)繩對(duì)小球的拉力大小T?！纠}4】如圖所示，在粗糙水平地面上靜止放置著物塊B和C，相距x0=1.0m，在物塊B的左側(cè)固定有少量炸藥。質(zhì)量為M=2.0kg的物塊A（可視為質(zhì)點(diǎn)）靠在被壓縮x1=0.2m的彈簧右端，O點(diǎn)為彈簧原長(zhǎng)的位置，A與B相距l(xiāng)=0.8m?，F(xiàn)將物塊A由靜止釋放，與B發(fā)生碰撞（碰撞時(shí)間極短）并導(dǎo)致炸藥爆炸，碰撞后A靜止，B的速度v1=8m/s；物塊B再與C發(fā)生正碰，碰后瞬間C的速度v=2.0m／s。已知B的質(zhì)量為m=1.0kg，C的質(zhì)量為B質(zhì)量的k倍，物塊與地面間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為μ=0.75，碰撞時(shí)間極短，重力加速度g取10m/s2。求：（1）A釋放前彈簧的彈性勢(shì)能Ep；（2）B與C碰撞前瞬間，B的速度大?。唬?）要使碰撞后B與C的運(yùn)動(dòng)方向相同，求k的取值范圍。【精選習(xí)題】一、單選題1．西漢著作《淮南子》中記有“陰陽(yáng)相薄為雷，激揚(yáng)為電”，人們對(duì)雷電的認(rèn)識(shí)已從雷公神話提升到樸素的陰陽(yáng)作用．下列關(guān)于雷電的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是A．發(fā)生雷電的過(guò)程是放電過(guò)程B．發(fā)生雷電的過(guò)程是電能向光能、內(nèi)能等轉(zhuǎn)化的過(guò)程C．發(fā)生雷電的過(guò)程中，電荷的總量增加D．避雷針利用尖端放電，避免建筑物遭受雷擊2．如圖所示，武裝直升機(jī)的旋翼槳盤面積（槳葉旋轉(zhuǎn)形成的圓面面積）為S，空氣密度為ρ，直升機(jī)質(zhì)量為m，重力加速度為g。當(dāng)直升機(jī)向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，假設(shè)空氣阻力恒為f，空氣浮力不計(jì)，風(fēng)力的影響也不計(jì)，下列說(shuō)法正確的是（）A．直升機(jī)懸停時(shí)受到的升力大小為mg＋fB．直升機(jī)向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，1s內(nèi)被螺旋槳推動(dòng)的空氣質(zhì)量為C．直升機(jī)向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，1s內(nèi)被螺旋槳推動(dòng)的空氣質(zhì)量為D．直升機(jī)向上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，1s內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)做的功為3．我國(guó)越野滑雪集訓(xùn)隊(duì)為備戰(zhàn)2022冬奧會(huì)，在河北承德雪上項(xiàng)目室內(nèi)訓(xùn)練基地，利用工作起來(lái)似巨型“陀螺”的圓盤滑雪機(jī)模擬一些特定的訓(xùn)練環(huán)境和場(chǎng)景，其轉(zhuǎn)速和傾角（與水平面的最大夾角達(dá)18°）根據(jù)需要可調(diào)。一運(yùn)動(dòng)員的某次訓(xùn)練過(guò)程簡(jiǎn)化為如下模型：圓盤滑雪機(jī)繞垂直于盤面的固定轉(zhuǎn)軸以恒定的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)，盤面上離轉(zhuǎn)軸距離為10m處的運(yùn)動(dòng)員（保持圖中滑行姿勢(shì)，可看成質(zhì)點(diǎn)）與圓盤始終保持相對(duì)靜止，運(yùn)動(dòng)員質(zhì)量為60，與盤面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5，設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，盤面與水平面的夾角為15°，g取10，已知，。則下列說(shuō)法正確的是（）A．運(yùn)動(dòng)員隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，一定始終受到兩個(gè)力的作用B．的最大值約為0.47C．取不同數(shù)值時(shí)，運(yùn)動(dòng)員在最高點(diǎn)受到的摩擦力一定隨的增大而增大D．運(yùn)動(dòng)員由最低點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)的過(guò)程中摩擦力對(duì)其所做的功約為3870J4．以初速度豎直向上拋出一質(zhì)量為m的小物塊，假定物塊所受的空氣阻力的大小與速率成正比，小物塊經(jīng)過(guò)時(shí)間落回原處。下列描述該物體的位移x、空氣阻力大小f、物體所受合力大小F、物體的機(jī)械能E隨時(shí)間t變化的關(guān)系圖像中，可能正確的是（）A． B．C． D．5．如圖所示，一小物塊在粗糙程度相同的兩個(gè)固定斜面上從A經(jīng)B滑動(dòng)到C，若不考慮物塊在經(jīng)過(guò)B點(diǎn)時(shí)機(jī)械能的損失，則下列說(shuō)法中正確的是（）A．從A到B和從B到C，減少的機(jī)械能相等B．從A到B和從B到C，減少的重力勢(shì)能相等C．從A到B和從B到C，因摩擦而產(chǎn)生的熱量相等D．小物塊在C點(diǎn)的動(dòng)能一定最大6．某研究小組在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)做外力作用下落體運(yùn)動(dòng)的研究，得到物體在豎直向下運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度隨下降高度變化關(guān)系，如圖所示。已知，重力加速度。則（）A．物體做勻變速直線運(yùn)動(dòng) B．下落過(guò)程中物體的加速度不斷減小C．下落過(guò)程中物體的機(jī)械能一直減小 D．物體在和處的機(jī)械能可能相等二、解答題7．如圖所示，粗糙輕桿水平固定在豎直輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上A點(diǎn)。質(zhì)量為m的小球和輕彈簧套在輕桿上，小球與輕桿間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，彈簧原長(zhǎng)為0.6L，左端固定在A點(diǎn)，右端與小球相連。長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)線一端系住小球，另一端系在轉(zhuǎn)軸上B點(diǎn)，AB間距離為0.6L。裝置靜止時(shí)將小球向左緩慢推到距A點(diǎn)0.4L處時(shí)松手，小球恰能保持靜止。接著使裝置由靜止緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng)。已知小球與桿間最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，重力加速度為g，不計(jì)轉(zhuǎn)軸所受摩擦。（1）求彈簧的勁度系數(shù)k；（2）求小球與輕桿間恰無(wú)彈力時(shí)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω；（3）從開始轉(zhuǎn)動(dòng)到小球與輕桿間恰無(wú)彈力過(guò)程中，外界提供給裝置的能量為E，求該過(guò)程摩擦力對(duì)小球做的功W。8．如圖所示，傾角的光滑斜面體固定在水平面上，斜面底端固定一擋板D，自由長(zhǎng)度為L(zhǎng)0的輕彈簧一端固定在D上，質(zhì)量為m的小物塊B與彈簧連接，另一相同的小物塊C從斜面上端與擋板D相距1.9L0處的P點(diǎn)由靜止釋放，C與B碰撞后粘合在一起（碰撞時(shí)間極短）。已知重力加速度大小為g，彈簧的勁度系數(shù)為，彈簧的形變量為x時(shí)具有的彈性勢(shì)能為。求：（1）開始時(shí)彈簧的形變量x；（2）C與B碰后粘合體的速度v；（3）碰后粘合體的最大動(dòng)能Ek。9．如圖所示，兩足夠長(zhǎng)的直軌道所在平面與水平面夾角θ=37°，一質(zhì)量為M=3kg的“半圓柱體”滑板P放在軌道上，恰好處于靜止?fàn)顟B(tài)，P的上表面與軌道所在平面平行，前后面半圓的圓心分別為O、O′。有3個(gè)完全相同的小滑塊，質(zhì)量均為m=1kg。某時(shí)刻第一個(gè)小滑塊以初速度v0=2m/s沿O′O沖上滑板P，與滑板共速時(shí)小滑塊恰好位于O點(diǎn)，每當(dāng)前一個(gè)小滑塊與P共速時(shí)，下一個(gè)小滑塊便以相同初速度沿O′O沖上滑板。已知最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力，滑板P與小滑塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ=0.8，sin37°=0.6，cos37°=0.8，g取10m/s2，求：（1）滑板P恰靜止時(shí)與一側(cè)長(zhǎng)直軌道間的摩擦力f；（2）第1、2個(gè)小滑塊分別與滑板P共速時(shí)的速度大小v1和v2；（3）第3個(gè)小滑塊與P之間摩擦產(chǎn)生的熱量Q。10．如圖所示，質(zhì)量為的小物塊放在長(zhǎng)直水平面上，用水平細(xì)線緊繞在半徑為、質(zhì)量為的薄壁圓筒上。時(shí)刻，圓筒在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下由靜止開始繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)中角速度滿足，物塊和地面之間動(dòng)摩擦因數(shù)為，。求：（1）物塊運(yùn)動(dòng)中受到的拉力；（2）從開始運(yùn)動(dòng)至?xí)r刻，電動(dòng)機(jī)做了多少功；（3）若當(dāng)圓筒角速度達(dá)到時(shí)，使其減速轉(zhuǎn)動(dòng)，并以此時(shí)刻為，且角速度滿足，則減速多長(zhǎng)時(shí)間后小物塊停止運(yùn)動(dòng)。（、均為已知，結(jié)果用字母表示）11．如圖所示，一傾斜固定的傳送帶與水平面的傾角θ=37°，傳送帶以v=2m/s的速率沿順時(shí)針方向勻速運(yùn)行。從距離傳送帶底端x0=4m的O點(diǎn)由靜止釋放一質(zhì)量m=0.5kg的滑塊（視為質(zhì)點(diǎn)），滑塊沿傳送帶向下運(yùn)動(dòng)，到達(dá)傳送帶底端時(shí)與擋板P發(fā)生碰撞，碰撞時(shí)間極短，碰撞后反彈速率不變。滑塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.5，取g=10m/s2，傳送帶與輪子間無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，不計(jì)輪軸處的摩擦。求：（1）滑塊與擋板P第一次碰撞的速度大??；（2）滑塊與擋板P第一次碰撞后到達(dá)的最高位置到傳送帶底端的距離