2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專題2 功和能 2.1 功、功率和動能定理(含解析).doc
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2019-2020年高考物理二輪復(fù)習(xí) 題能演練 專題2 功和能 2.1 功、功率和動能定理(含解析) 1.(xx北京理綜)如圖所示,彈簧的一端固定,另一端連接一個物塊,彈簧質(zhì)量不計.物塊(可視為質(zhì)點)的質(zhì)量為m,在水平桌面上沿x軸運動,與桌面間的動摩擦因數(shù)為μ.以彈簧原長時物塊的位置為坐標(biāo)原點O,當(dāng)彈簧的伸長量為x時,物塊所受彈簧彈力大小為F=kx,k為常量. (1)請畫出F隨x變化的示意圖;并根據(jù)Fx圖象求物塊沿x軸從O點運動到位置x的過程中彈力所做的功. (2)物塊由x1向右運動到x3,然后由x3返回到x2,在這個過程中, a.求彈力所做的功,并據(jù)此求彈性勢能的變化量; b.求滑動摩擦力所做的功,并與彈力做功比較,說明為什么不存在與摩擦力對應(yīng)的“摩擦力勢能”的概念. 答案:(1)見解析圖?。璳x2 (2)a.kx-kx kx-kx b.-μmg(2x3-x1-x2) 見解析 解析:(1)Fx圖象如圖所示. 物塊沿x軸從O點運動到位置x的過程中,彈力做負功;Fx圖線下的面積等于彈力做功大小.彈力做功 WT=-kxx=-kx2. (2)a.物塊由x1向右運動到x3的過程中,彈力做功 WT1=-(kx1+kx3)(x3-x1)=kx-kx 物塊由x3向左運動到x2的過程中,彈力做功 WT2=(kx2+kx3)(x3-x2)=kx-kx 整個過程中,彈力做功 WT=WT1+WT2=kx-kx 彈性勢能的變化量 ΔEp=-WT=kx-kx b.整個過程中,摩擦力做功 Wf=-μmg(2x3-x1-x2) 與彈力做功比較,彈力做功與x3無關(guān),即與實際路徑無關(guān),只與始末位置有關(guān),所以,我們可以定義一個由物體之間的相互作用力(彈力)和相對位置決定的能量——彈性勢能.而摩擦力做功與x3有關(guān),即與實際路徑有關(guān),所以,不可以定義與摩擦力對應(yīng)的“摩擦力勢能”. 2.(xx江蘇單科) 一轉(zhuǎn)動裝置如圖所示,四根輕桿OA、OC、AB和CB與兩小球及一小環(huán)通過鉸鏈連接,輕桿長均為l,球和環(huán)的質(zhì)量均為m,O端固定在豎直的輕質(zhì)轉(zhuǎn)軸上.套在轉(zhuǎn)軸上的輕質(zhì)彈簧連接在O與小環(huán)之間,原長為L.裝置靜止時,彈簧長為L.轉(zhuǎn)動該裝置并緩慢增大轉(zhuǎn)速,小環(huán)緩慢上升.彈簧始終在彈性限度內(nèi),忽略一切摩擦和空氣阻力,重力加速度為g.求: (1)彈簧的勁度系數(shù)k; (2)AB桿中彈力為零時,裝置轉(zhuǎn)動的角速度ω0; (3)彈簧長度從L緩慢縮短為L的過程中,外界對轉(zhuǎn)動裝置所做的功W. 答案:(1) (2) (3)mgL+ 解析:(1)裝置靜止時,設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F1、T1,OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為θ1. 小環(huán)受到彈簧的彈力F彈1=k 小環(huán)受力平衡,F(xiàn)彈1=mg+2T1cos θ1 小球受力平衡,F(xiàn)1cos θ1+T1cos θ1=mg F1sin θ1=T1sin θ1 解得k=. (2)設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F2、T2,OA桿與轉(zhuǎn)軸的夾角為θ2,彈簧長度為x. 小環(huán)受到彈簧的彈力F彈2=k(x-L) 小環(huán)受力平衡,F(xiàn)彈2=mg,得x=L 對小球,F(xiàn)2cos θ2=mg F2sin θ2=mωlsin θ2 且cos θ2= 解得ω0= . (3)彈簧長度為L時,設(shè)OA、AB桿中的彈力分別為F3、T3,OA桿與彈簧的夾角為θ3. 小環(huán)受到彈簧的彈力F彈3=kL 小環(huán)受力平衡,2T3cos θ3=mg+F彈3,且cos θ3= 對小球,F(xiàn)3cos θ3=T3cos θ3+mg F3sin θ3+T3sin θ3=mωlsin θ3 解得ω3= 整個過程彈簧彈性勢能變化為零,則彈力做的功為零,由動能定理 W-mg-2mg=2m(ω3lsin θ3)2 解得W=mgL+. 規(guī)律探尋 1.以上題目均以彈簧連接的系統(tǒng)為物理情景,是考查變力做功問題及能量轉(zhuǎn)化問題極好的題材;考查的知識點有:彈力的計算,圓周運動、牛頓第二定律以及動能定理的應(yīng)用. 2.彈簧的彈力在彈性限度內(nèi)與長度成正比,求解彈力做功的問題時除用動能定理外,還可用W=x計算. [考題預(yù)測] (多選)如圖所示,勁度系數(shù)為k的輕彈簧的一端固定在墻上,另一端與置于水平面上質(zhì)量為m的物體接觸(未連接),彈簧水平且無形變.用水平力F緩慢推動物體,在彈性限度內(nèi)彈簧長度被壓縮了x0,此時物體靜止.撤去F后,物體開始向左運動,運動的最大距離為4x0.物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度為g.則( ) A.撤去F后,物體先做勻加速運動,再做勻減速運動 B.撤去F后,物體剛運動時的加速度大小為-μg C.物體做勻減速運動的時間為2 D.物體開始向左運動到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為μmg 答案:BD 解析:撤去F后,在物體離開彈簧的過程中,彈簧彈力是變力,物體先做變加速運動,離開彈簧之后做勻減速運動,選項A錯誤;剛開始時,由kx0-μmg=ma可知,選項B正確;物體離開彈簧之后做勻減速運動,減速時間滿足3x0=,a1=μg,則t=,選項C錯誤;速度最大時合力為零,此時彈簧彈力F=μmg=kx,x=,所以物體開始向左運動到速度最大的過程中克服摩擦力做的功為Wf=μmg(x0-x)=μmg,選項D正確.- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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