高中物理功能關系知識點及習題總結

1、高中物理功能關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、功率相關的分析與計算；幾個重要的功能關系的應用；動能定理的綜合應用；綜合應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，側重在計算題中命題，是高考的壓軸題應考策略深刻理解功能關系，抓住兩種命題情景搞突破：一是綜合應用動能定理、機械能守恒定律和能量守恒定律，結合動力學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、磁場內帶電粒子運動或電磁感應

2、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(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，也可以做負功，還可以不做功相互作用的一對靜摩擦力做功的代數和總等于零，在靜摩擦力做功的過程中，只有機械能的轉移，沒有機械能轉化為其他形式的能；相互作用的一對滑動摩擦力做功的代數和不為零，且總為負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移，還有部分機械能轉化為內能轉化為內能的量等于系統(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 幾個重要的功能關系(1)重力的功等于重力勢能的變化，即WGE

3、p.(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)中內能的變化，即QFf·l 相對1 動能定理的應用(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，力可以是各種性質的力，既可以同時作用，也可以分段作用(2)應用動能定理解題的基本思路選取研究對象，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

4、代數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和是否為零用能量轉化來判斷，看是否有機械能轉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)根據研究對象所經歷的物理過程，進行受力、做功分析，判斷機械能是否守恒恰當地選取參考平面，確定研究對象在運動過程的始、末狀態(tài)時的機械能根據機械能守恒定律列方程，進行求

5、解題型1力學中的幾個重要功能關系的應用例1如圖1所示，輕質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，右端接一細線，細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細線拉力對A物體做的功等于A物體與彈簧所組成的系統(tǒng)機械能的增加量以題說法1.本題要注意幾個功能關系：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

6、的功等于機械能的變化量；合力做的功等于動能的變化量2本題在應用動能定理時，應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如圖2所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪質量分別為M、m(M>m)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動力學方法和動能定理的綜合應用

7、例2(15分)如圖3所示，上表面光滑、長度為3 m、質量M10 kg的木板，在F50 N的水平拉力作用下，以v05 m/s的速度沿水平地面向右勻速運動現(xiàn)將一個質量為m3 kg的小鐵塊(可視為質點)無初速度地放在木板最右端，當木板運動了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；(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1.在應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塊

8、都會使滑動摩擦力增加mg.2應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；(2)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歷的

9、時間t.題型3動力學方法和機械能守恒定律的應用例3(14分)如圖5，質量為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)，容器內有質量為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)下滑過程中，A的水平頂面對B的支持力大??；(3)下滑過程中，A對B所做的功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向機械能之外的其他能量轉化比如，此題中各個接觸面都是光滑的，不

10、會產生內能，也沒有其他能量參與轉移或轉化，所以A、B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，一質量m0.1 kg的小滑塊(可視為質點)，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

11、/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生的內能6 綜合應用動力學和能量觀點分析多過程問題汽車發(fā)動機的功率為60 kW，汽車的質量為4 t，當它行駛在坡度為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一傾角為53&

12、#176;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點后進入BC部分，再進入豎直圓軌道內側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一、單項選擇題1質量為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Ep，其中G為引力常量，M為

13、地球質量，該衛(wèi)星原來在半徑為R1的軌道上繞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)镽2，此過程中因摩擦而產生的熱量為()AGMm BGMmC. D.2 如圖1所示，質量為m的物體(可視為質點)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g，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mghB物體的重力勢能增加了mghC物體的機械能損失了mghD物體的動能減少了mgh3 用電梯將貨物從六樓送到一樓的過程中，貨物的vt圖象如圖2所示下列說法正確的是()A前2 s內貨物處于超重狀態(tài)B最后1 s

14、內貨物只受重力作用C貨物在10 s內的平均速度是1.7 m/sD貨物在2 s9 s內機械能守恒4 質量為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，汽車牽引力的數值為mBt1t2時間內，汽車的功率等于(mFf)v2Ct1t2時間內，汽車的平均速率小于D汽車運動的最大速率v2(1)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(可視為質點)固定在光滑絕緣斜面上的M點，

15、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0x

16、2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)假設林書豪準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從地面躍起過程中，地面支持力對他所做的功為0B從地面躍起過程中，地面支持力對他所做的功為mv2mghC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.

17、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)(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??；(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

18、光滑，求：(1)兩球都進入光滑水平面時兩小球運動的速度大小；(2)此過程中桿對B球所做的功10 如圖7所示，質量為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，已知圓弧軌道的半徑R1.0 m，圓弧軌道對應的圓心角106°，軌道最低點為O，A點距水平面的高度h0.8 m，小物塊離開C點后恰能無碰撞地沿固定斜面向上運動，0.8 s后經過D點，小物塊與斜面間的動摩擦因數為1.(g10 m/s2，sin 37°0.6，cos 37 °0.8) (1)求小物塊離開A點時的水平初速度v1的大??；(2)求小物塊經過O點時對軌道的壓力；(3)假設小物塊與傳送帶間的動摩擦因數為20.3，傳送帶的速度為5 m/s，求P、A間的距離；(4)求斜面上C、D間的距離11如圖8所示是一皮帶傳輸裝載機械示意圖井下挖掘工將礦物無初速度地放置于沿圖示方向運行的傳送帶A端，被傳輸到末端B處，再沿一段圓形軌道到達軌道的最高點C處，然后水平拋到貨臺上已知半