高考物理專題復(fù)習(xí)精品課件包之：功和能典型例題解析.ppt

2010高考物理專題復(fù)習(xí)精品課件包之功和能典型例題解析 技能要求 1 選擇研究對象 可以是單個物體也可以是幾個物體組成的系統(tǒng) 2 選擇適用的規(guī)律 符合機械能守恒條件的應(yīng)用守恒定律 否則應(yīng)用動能定理解決 3 選定始末兩個狀態(tài) 明確始末兩狀態(tài)的動能 勢能 4 立式求解 并檢驗答案是否合理 例題一 圖示的裝置中軌道abcd均光滑 ab和cd都是圓弧的一部分 a d兩點等高 ab弧的半徑是cd弧的兩倍 輕質(zhì)彈簧與m聯(lián)接 m m 今用兩手指壓縮彈簧使m與m靠近 所用時間為 t1 兩手指同時釋放到m與彈簧分離所用時間為 t2 設(shè)此后m和m同時到達b和c 所用的時間為 t3 再設(shè)它們在圓弧上運動的時間也相同都是 t4 試回答 1 m與m組成的系統(tǒng)在哪些時段內(nèi)動量守恒 2 m與m組成的系統(tǒng)在哪些時段內(nèi)機械能守恒 3 m與m組成的系統(tǒng)在哪些時段內(nèi)機械能和動量都守恒 例題分析與解答 1 動量守恒的條件是系統(tǒng)所受的合外力為零 m與m組成的系統(tǒng)在時段 t2和 t3內(nèi)動量守恒 2 m與m組成的系統(tǒng)在 t3和 t4時段內(nèi)機械能守恒 在 t2內(nèi)m與m組成的系統(tǒng)機械能增加 3 m與m組成的系統(tǒng)在 t3時段內(nèi)機械能和動量都守恒 例題二 如圖所示在豎直平面內(nèi)的輕質(zhì)圓盤半徑為r 圓心o處有一光滑水平固定軸 在盤的邊緣a處固定一個小球 oa的連線水平 在o點的正下方離o點r 2處固定一個小球b 兩小球的質(zhì)量均為m 靜止釋放此系統(tǒng)讓其自由轉(zhuǎn)動 問 1 當(dāng)a轉(zhuǎn)到最低點時兩小球的重力勢能之和減少了多少 2 a球轉(zhuǎn)到最低點時的線速度是多少 3 在轉(zhuǎn)動過程中oa向左偏離豎直方向的最大角度是多少 例題分析與解答 1 系統(tǒng)的重力勢能減少了mgr 2 2 a與b組成的系統(tǒng)機械能守恒 3 設(shè)oa向左偏離豎直方向的最大角度是 根據(jù)a減少的重力勢能等于b增加的重力勢能得 例題三 如圖所示的a物體有半徑為r的光滑半圓形軌道 軌道位于豎直平面內(nèi) 物體c緊靠a 物體b在半圓形軌道的邊緣 a和c位于光滑的水平面上 已知a b c三物體的質(zhì)量分別為ma mb mc現(xiàn)靜止釋放b 問 1 物體c的最大速度 2 若三物體的質(zhì)量均為m 求a c分離后系統(tǒng)ab的最小動能和a c分離以后b對a的最大壓力 例題分析與解答 1 abc系統(tǒng)機械能守恒 動量守恒 2 a c分離后a與b相對靜止時ab的動能最小 mbvb mavc ma mb vab b對a的最大壓力為n 例題四 右示圖中半徑為r的半圓形軌道固定在豎直平面內(nèi) 一質(zhì)量為m的小物體從軌道邊緣靜止釋放 滑到最低點時物體對軌道的壓力為2 5mg 求下滑過程中物體克服摩擦力做的功 例題分析與解答 在最低點n mg mv2 rv2 1 5gr 由動能定理w mgr mv2 2 w mgr 4 物體克服摩擦做的功為mgr 4 例題五 如圖所示do是水平面 ab是斜面 初速度為v0的物體從d點出發(fā)沿dba滑動到a時速度恰好為零 如果斜面改為ac 已知物體與路面間的動摩擦因數(shù)處處相等且不為零 現(xiàn)讓物體從d點出發(fā)沿dca滑動到a點時速度也恰為零 求物體在d點的初速度vd 例題分析與解答 從d到b到a用動能定理 從d到c到a用動能定理 由 和 得vd v0 例題六 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物體動能的增加量加上克服重力所做的功c物體動能的增加量d物體動能的增加量加上物體勢能的增加量 根據(jù)動能定理wn wg ek 且wg ep wn ek ep由于克服重力所做的功等于 ep 所以正確選項是bd bd 例題七 右示的圖中abcd是位于水平面內(nèi)的粗細均勻的正方形金屬框 框的總電阻為r 每條邊的長為l 質(zhì)量為m 空間有豎直向下磁感應(yīng)強度為b的勻強磁場 金屬框由圖示的位置開始繞ad邊順時針轉(zhuǎn)動270 的過程中有一個外力作用于框 使框的角速度 保持不變 求此外力在此過程中所做的功 例題分析與解答 外力在此過程中做的功應(yīng)等于電流做的功和線框增加的重力勢能 w i2rt epim l2b ri2 b2 2l4 2r2t 3 2 ep mgl 2 mgl 2 2mgl w 作業(yè)1 用大小相同的水平推力分別在光滑水平面和粗糙水平面上推小車 如果通過水平距離也相同 則 a 推力在光滑水平面上推車時做的功多b 推力在粗糙水平面上推車時做的功多c 推力兩種情況一樣多d 推力做功的多少取決于所用的時間 w fs f和s都相同 c 作業(yè)2 某汽車空載時在一條平直公路上以速度v0勻速行駛 它的發(fā)動機的輸出功率恰等于額定功率 如果它滿載貨物 仍在這條公路上行駛 則它的最大行駛速度 a 一定大于v0b 一定等于v0c 一定小于v0d 可能等于或大于v0 vm p額 f阻 f阻增大 vm減小 c 作業(yè)3 兩個物體的質(zhì)量之比為1 3 它們距地面的離度之比也為1 3 讓它們自由下落 則它們落地時的動能之比是 a 1 3b 3 1c 1 9d 9 1 增加的動能等于減少的重力勢能 c 作業(yè)4 質(zhì)量為m的小球從離地高為h的桌面上以速度v0豎直拋出 小球能到達離地高h處 以桌面為重力勢能為零的參考面 不計空氣阻力 則小球落地時的機械能為 a mghb mgh mv02 2c mg h h d mg h h 在桌面上小球只有動能 e mv02 2 在最高點小球只有勢能e mg h h d 小球的機械能守恒 作業(yè)5 質(zhì)量為m的物塊放在水平轉(zhuǎn)臺上距轉(zhuǎn)軸為r處 物體與轉(zhuǎn)臺之間的動摩擦因數(shù)為 物體與轉(zhuǎn)臺間的最大靜摩擦力fm 物塊隨轉(zhuǎn)臺由靜止開始轉(zhuǎn)動 當(dāng)轉(zhuǎn)速增加到某一值時 物塊即將在轉(zhuǎn)臺上滑動 在這一過程中 摩擦力對物塊做的功為 a 0b fmr 2c 2 mgrd mgr 2 靜摩擦力做的功等于物體增加的動能 最大靜摩擦力作為向心力時物體將滑動fm mv2 r mv2 2 fmr 2 b 作業(yè)6 質(zhì)量為m的木塊 從半徑為r的1 4圓軌道上由與圓心等高的a點滑到最低點b 由于摩擦 木塊勻速率下滑 下列敘述正確的是 a 木塊的機械能減少了mgrb 摩擦力對木塊不做功c 重力對木塊做正功mgrd 支持力對木塊做負功 大小為mgr ac 作業(yè)7 在將物體舉起某一高度的過程中 若不計阻力 則 a 舉力所做的功等于物體增加的重力勢能b 舉力和重力做功代數(shù)和等于物體增加的動能c 合外力對物體所做的功等于物體增加的機械能d 舉力所做的功等于物體增加的機械能 舉力做的功加上重力做的功等于物體動能的變化 w合 wf wg ek2 ek1 wg ep1 ep2 w ek2 ek1 ep2 ep1 bd 作業(yè)8 在有空氣阻力的情況下 將一物體由地面豎直上拋 當(dāng)它上升至距地面h1高度時 其動能與重力勢能相等 當(dāng)它下降至離地面h2高時 其動能又恰好與重力勢能相等 已知拋出后上升的最大高度為h 則 a b c d 分析 上升時的示意圖 地面 h1 最高點 h ek0 ek1 ep1 mg f h 0 ek0 mgh1 fh1 ek1 ek0 且mgh1 ek1 ek0 ek1 ep1 fh1 2mgh1 fh1 ek0 mg f h ek0 mg f h h1 mg f h 2mg f h 2 下降過程 mgh fh ekd mg f h h2 ek2 ek2 mgh2 mgh f h h2 2mgh2 mgh f h h2 h2 h 2 h2 ek2 ep2 mgh2 作業(yè)9 蹦極運動 是勇敢者的運動 蹦極運動員將彈性長繩系在雙腳上 彈性繩的另一端固定在高處的跳臺上 運動員從跳臺上跳下后 會在空中上下往復(fù)多次 最后停在空中 如果把運動員視為質(zhì)點 忽略運動員起跳時的初速度和水平方向的運動 以運動員 長繩和地球作為一個系統(tǒng) 規(guī)定繩沒有伸長時的彈性勢能為零 以跳臺處為重力勢能零點 運動員從跳臺上跳下后 下面的說法正確的是 a 由于機械能損失 第一次反彈后上升的最大高度一定低于跳臺的高度b 第一次下落到最低位置處系統(tǒng)的動能為零 彈性勢能最大c 跳下后系統(tǒng)動能最大時刻的彈性勢能為零d 最后運動員停在空中時 系統(tǒng)機械能最小 a b d 作業(yè)10 一顆人造衛(wèi)星原來的半徑為r1的圓形軌道上繞地球運行 后來轉(zhuǎn)移到半徑r2的圓形軌道上繞地球運行 r1 r2 對于衛(wèi)星與地球組成的系統(tǒng)而言 下列各量中增大的是 a 動能b 勢能c 機械能d 衛(wèi)星的周期 a 作業(yè)11 蒸汽機中自控控制轉(zhuǎn)速的裝置叫做離心節(jié)速器 它的工作原理和下述力學(xué)模型類似 在一根豎直硬質(zhì)細桿的頂端o用鉸鏈連接兩根輕桿 輕桿的下端分別固定兩個金屬小球 當(dāng)發(fā)動機帶動豎直硬質(zhì)細桿運動時 兩個金屬球可在水平面上做勻速圓周運動 如圖所示 設(shè)與金屬球連接的兩輕桿的長度均為l 兩金屬球的質(zhì)量均為m 各桿的質(zhì)量均可忽略不計 當(dāng)發(fā)動機加速運轉(zhuǎn)時 輕桿與豎直桿的夾角從30 增加到60 求這一過程中發(fā)動機對兩小球所做的功 忽略各處的摩擦和阻力 分析 mgtan30 mv12 lsin30 mgtan60 mv22 lsin60 ek1 mglsin230 2cos30 ek2 mglsin260 2cos60 w ek ep 作業(yè)12 如圖所示 面積很大的水池 水深為h 水面上浮著一正方體木塊 木塊邊長為a 密度為水的密度的1 2 質(zhì)量為m 開始時 木塊靜止 有一半沒入水中 現(xiàn)用力f將木塊緩慢地壓到池底 不計摩擦 求 1 木塊從剛好完全浸入水中到停在池底的過程 池水勢能的改變量 2 從開始到木塊剛好完全浸入水中的過程中 力f所做的功 分析 本題用等效法 1 等效于下面一方水向上移到水面上 h a ep 2mg h a 2 從開始到木塊剛好完全浸入水中力f所做的功w f平均 w 作業(yè)13 一內(nèi)壁光滑的環(huán)形細圓管 位于豎直平面內(nèi) 環(huán)的半徑為r 比細管的半徑大得多 在圓管中有兩個直徑與細管內(nèi)徑相同的小球 可視為質(zhì)點 a球的質(zhì)量為m1 b球的質(zhì)量為m2 它們沿環(huán)形圓管順時針運動 經(jīng)過最低點時的速度都為v0 設(shè)a球運動到最低點時 b球恰好運動到最高點 若要此時兩球作用于圓管的合力為零 試推導(dǎo)出m1 m2 r與v0應(yīng)滿足的關(guān)系式 分析 示意圖如下 am1 bm2 na nb na m1 g v02 r m2 v02 r 5g 作業(yè)14 在電視節(jié)目中 我們常能看到一種精彩的水上運動 滑水板運動