2015届高考物理 考前三个月 名师考点点拨专题讲练5 功能关系在力学中的应用(含14真题及原创解析)新人教版.doc

2015届高考物理 考前三个月 名师考点点拨专题讲练5 功能关系在力学中的应用（含14真题及原创解析）新人教版 高考定位 功和功率、动能和动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律是力学的重点，也是高考考查的重点，常以选择题、计算题的形式出现，考题常与生产生活实际联系紧密，题目的综合性较强．应考策略：深刻理解功能关系，综合应用动能定理、机械能守恒定律和能量守恒定律，结合动力学方法解决多运动过程问题． 考题1　力学中的几个重要功能关系的应用 例1　如图1所示，足够长粗糙斜面固定在水平面上，物块a通过平行于斜面的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m.开始时，a、b均静止且a刚好不受斜面摩擦力作用．现对b施加竖直向下的恒力F，使a、b做加速运动，则在b下降h高度过程中(　　) 图1 A．a的加速度为 B．a的重力势能增加mgh C．绳的拉力对a做的功等于a机械能的增加 D．F对b做的功与摩擦力对a做的功之和等于a、b动能的增加 审题突破　重力势能的变化和什么力做功相对应？机械能的变化和什么力做功相对应？动能的变化相对应？ 答案　BD 1．如图2所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端．现用一水平恒力F作用在小物块上，使小物块从静止开始做匀加速直线运动．小物块和小车之间的摩擦力为Ff，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x.此过程中，以下结论正确的是(　　) 图2 A．小物块到达小车最右端时具有的动能为(F－Ff)·(L＋x) B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为Ffx C．小物块克服摩擦力所做的功为Ff(L＋x) D．小物块和小车增加的机械能为Fx 答案　ABC 解析　小物块受到的合外力是F－Ff，位移为L＋x，由动能定理可得小物块到达小车最右端时具有的动能为(F－Ff)(L＋x)，同理小车的动能也可由动能定理得出为Ffx；由于小物块和小车间的滑动摩擦力产生内能，小物块和小车增加的机械能小于Fx. 2．(2014·广东·16)图3是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中(　　) 图3 A．缓冲器的机械能守恒 B．摩擦力做功消耗机械能 C．垫板的动能全部转化为内能 D．弹簧的弹性势能全部转化为动能 答案　B 解析　由于车厢相互撞击弹簧压缩的过程中存在克服摩擦力做功，所以缓冲器的机械能减少，选项A错误，B正确；弹簧压缩的过程中，垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性势能，选项C、D错误． 3．如图4甲所示，一倾角为37°的传送带以恒定速度运行，现将一质量m＝1 kg的小物体抛上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向，g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝0.8.则下列说法正确的是(　　) 图4 A．物体与传送带间的动摩擦因数为0.875 B．0～8 s内物体位移的大小为18 m C．0～8 s内物体机械能的增量为90 J D．0～8 s内物体与传送带由于摩擦产生的热量为126 J 答案　AC 解析　根据速度时间图象分析，前6秒钟，物体的加速度方向沿传送带向上，大小为a＝1 m/s2，根据物体在传送带上受力分析有μmgcos θ－mgsin θ＝ma，整理得μ＝0.875，选项A正确.0～8 s内物体位移等于前8秒钟速度时间图象与时间轴围成的面积，时间轴上面的部分代表位移为正，下面的部分代表位移为负，结合图象得位移x＝－ m＝14 m，选项B错误.0～8 s内物体动能增加量为m×v2－m×v＝6 J，重力势能增加mgx×sin θ＝84 J，机械能增加量为6 J＋84 J＝90 J，选项C正确．摩擦生热分为三部分，第一部分为前2秒：Q1＝μmgcos θ×t1＝14 J，第二部分为2～6 s，摩擦生热 Q2＝μmgcos θ×t2＝56 J，最后物体做匀速直线运动摩擦力为静摩擦力，二者没有相对运动，不产生热量，所以0～8 s内物体与传送带由于摩擦产生的热量为Q1＋Q2＝70 J，选项D错误． 几个重要的功能关系 1．重力的功等于重力势能的变化，即WG＝－ΔEp. 2．弹力的功等于弹性势能的变化，即W弹＝－ΔEp. 3．合力的功等于动能的变化，即W＝ΔEk. 4．重力(或弹簧弹力)之外的其他力的功等于机械能的变化，即W其他＝ΔE. 5．一对滑动摩擦力做的功等于系统中内能的变化，即Q＝Ffl相对 考题2　动力学方法和动能定理的综合应用 例2　光滑圆轨道和两倾斜直轨道组成如图5所示装置，其中直轨道bc粗糙，直轨道cd光滑，两轨道相接处为一很小的圆弧．质量为m＝0.1 kg的滑块(可视为质点)在圆轨道上做圆周运动，到达轨道最高点