文档介绍：该【专题07 功能关系与机械能守恒（解析版） 】是由【和合】上传分享，文档一共【29】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【专题07 功能关系与机械能守恒（解析版） 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。1/34原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!2021年高考物理二轮复****热点题型归纳与提分秘籍专题07功能关系与机械能守恒目录一、热点题型归纳 1【题型一】机械能守恒定律的应用 1【题型二】功能关系的综合应用 7【题型三】动力学观点和能量观点的综合应用 11二、高考题型标准练 16一、热点题型归纳【题型一】机械能守恒定律的应用【题型解码】:划分物体运动阶段,研究每个阶段中的运动性质,判断机械能是否守恒;:一般选用ΔEp=-ΔEk形式,不用选择零势能面.【典例分析1】(2020·浙江“金华十校”联考)如图所示,在地面上以速度v0抛出质量为m的物体,,且不计空气阻力,重力加速度为g,则下列说法错误的是( ),重力对物体做的功为mgh3/34原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!+【答案】 A【解析】以地面为零势能参考平面,则物体落到海平面时的重力势能为-mgh,故A错误;重力对物体做功W=mgh,故B正确;根据机械能守恒有:mv02+0=-mgh+Ek,可知物体在海平面时的动能为mv02+mgh,故C正确;物体在运动的过程中机械能守恒,则物体在海平面时的机械能E=mv02,故D正确.【典例分析2】(2020·河南三门峡市11月考试)如图所示,质量为m的重物沿竖直杆下滑,并通过绳带动质量也为m的小车沿倾角θ=45°,当滑轮右侧的绳与竖直方向成θ=45°角时,重物下滑的速率为v(不计一切摩擦,重力加速度为g).则此过程中重物下落的高度是( )= == =【答案】 B【解析】将重物的速度进行分解可得小车速度为:v1=vcos45°=v,小车与重物组成的系统机械能守恒,设此过程中重物下落的高度为h,则有:mgh-mg(h-h)sin45°=mv2+mv12,解得:h=,故B正确.【典例分析3】(2020·湖北随州市3月调研)(多选)如图所示,质量分别为2m、m的小滑块A、B,其中A套在固定的竖直杆上,B静置于水平地面上,A、,右端固定在竖直杆上,=30°时,弹簧处于原长状态,此时将A由静止释放,下降到最低点时3/34原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!α变为45°,整个运动过程中,A、B始终在同一竖直平面内,弹簧在弹性限度内,忽略一切摩擦,不计空气阻力,( )、(-),地面对B的支持力小于3mg【答案】 BD【解析】 A、B和弹簧组成的系统机械能守恒,A、B组成的系统机械能不守恒,故A错误;根据系统机械能守恒可得:Ep=2mgL(cos30°-cos45°),即弹性势能的最大值为Ep=(-)mgL,故B正确;对B:水平方向的合力Fx=F杆sinα-F弹=ma,滑块B先做加速运动后做减速运动,又竖直杆对A的弹力等于F杆sinα,所以竖直杆对A的弹力并非始终大于弹簧的弹力,故C错误;A下降过程中动能达到最大前,A加速下降,对A、B整体,在竖直方向上根据牛顿第二定律有3mg-FN=2ma,则有FN<3mg,故D正确.【典例分析4】.(多选)(2020·安徽淮北市一模)如图甲所示,竖直光滑杆固定不动,套在杆上的轻质弹簧下端固定,将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h=,,通过传感器测量出滑块的速度和离地高度h并作出如图乙所示滑块的Ek-h图象,,其余部分为曲线,以地面为参考平面,不计空气阻力,取g=10m/s2,由图象可知( ),侵权必究!【答案】 BC【解析】,ΔEk=ΔEp=mgΔh,图线斜率的绝对值为|k|=||=N=2N=mg,所以m=,故A错误;在Ek-h图象中,图线的斜率表示滑块所受的合外力,由题图乙可知,,则从h=,滑块与弹簧分离,,故B正确;根据机械能守恒可知,当滑块上升至最大高度时,增加的重力势能即为弹簧最大弹性势能,所以Epm=mgΔh′=×10×(-)J=,故C正确;在滑块整个运动过程中,系统的动能、重力势能和弹性势能相互转化,因此动能最大时,滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小,根据能的转化和守恒可知Epmin=E-Ekm=Epm+mgh-Ekm=+×10×-=,故D错误.【典例分析5】.(2020·江西重点中学盟校高三第一次联考)如图所示,质量为2m和m的两个弹性环A、B用不可伸长的、长为L的轻绳连接,分别套在水平细杆OP和竖直细杆OQ上,OP与OQ在O点用一小段圆弧杆平滑相连,,将轻绳拉至水平位置伸直,然后释放两个小环,A环通过小段圆弧杆时速度大小保持不变,重力加速度为g,不计一切摩擦,试求:(1)当B环下落时A环的速度大小;(2)A环到达O点后再经过多长时间能够追上B环.【答案】:(1) (2)【解析】:(1)当B环下落时绳子与水平方向之间的夹角满足sinα==,即α=30°由速度的合成与分解可知v绳=vAcos30°=vBsin30°5/34原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!则vB==vAB下降的过程中A与B组成的系统机械能守恒,有mg=·2mv+mv所以A环的速度vA=.(2)由于A到达O点时B的速度等于0,由机械能守恒定律得,×2mvA′2=mgL,解得vA′=环A过O点后做初速度为vA′、加速度为g的匀加速直线运动,B做自由落体运动,当A追上B时,有vA′t+gt2=L+gt2解得t=.【提分秘籍】(1)利用机械能的定义判断:若系统的动能、重力势能和弹性势能的总和不变,则机械能守恒。(2)利用做功判断:若系统只有重力或弹簧弹力做功,或其他力做功的代数和为零,则机械能守恒。(3)利用能量转化判断:若系统只有动能和势能的相互转化,或还有其他形式能之间的相互转化,而无机械能与其他形式能之间的相互转化,则机械能守恒。(4)绳子突然绷紧、物体间非弹性碰撞等,机械能不守恒。(1)要注意研究对象的选取研究对象的选取是解题的首要环节,有的问题选单个物体(实为一个物体与地球组成的系统)为研究对象机械能不守恒,但选此物体与其他几个物体组成的系统为研究对象,机械能却是守恒的。如图所示,单独选物体A机械能减少,但由物体A、B二者组成的系统机械能守恒。7/34原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!(2)要注意研究过程的选取有些问题研究对象的运动过程分几个阶段,有的阶段机械能守恒,而有的阶段机械能不守恒。因此,在应用机械能守恒定律解题时要注意过程的选取。(3)要注意机械能守恒表达式的选取【强化训练】1.(2020·上海市静安区检测)(多选)如图所示,一物体从光滑斜面AB底端A点以初速度v0上滑,(设下列情境中物体从A点上滑的初速度仍为v0)( ),,,,物体上升的最大高度有可能仍为h【答案】 BD【解析】物体上升过程中轨道的支持力不做功,只有重力做功,,物体冲过C点后做斜抛运动,斜抛运动的最高点有水平分速度,速度不为零,由机械能守恒定律可知,物体不能到达7/34原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!h高处,故A错误;若把斜面AB变成光滑曲面AEB,物体在最高点速度为零,根据机械能守恒定律,物体沿此曲面上升仍能到达B点,故B正确;若把斜面弯成圆弧形轨道D,如果能到圆弧最高点,根据机械能守恒定律得知:到达h处的速度应为零,而物体要到达圆弧最高点,必须由合力充当向心力,速度不为零,所以物体不可能升高h,故C错误;若把斜面从C点以上部分弯成与C点相切的圆弧状,若B点不高于此圆的圆心,根据机械能守恒定律,物体沿斜面上升的最大高度仍然可以为h,.(2020·浙江名校协作体5月试题)(多选)如图所示,将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端,轻绳的另一端系一质量为m的环,环套在竖直固定的光滑直杆上,,,不计一切摩擦阻力,轻绳足够长,下列说法正确的是( ),重物上升的高度h=,,【答案】CD【解析】环到达B处时,对环的速度进行分解,如图所示,可得v环cosθ=v物,由题图中几何关系可知θ=45°,则v环=v物,B错误;因环从A到B,环与重物组成的系统机械能守恒,则环减少的机械能等于重物增加的机械能,C正确;当环到达B处时,由题图中几何关系可得重物上升的高度h=(-1)d,A错误;当环下落到最低点时,设环下落高度为H,由机械能守恒有mgH=2mg(-d),解得H=d,,侵权必究!3.(2020·安徽省阜阳市第三中学模拟)(多选)如图所示,物体A、B通过细绳及轻质弹簧连接在轻滑轮两侧,物体A、B的质量分别为2m、m,开始时细绳伸直,用手托着物体A使弹簧处于原长且A与地面的距离为h,物体B静止在地面上,放手后物体A下落,与地面即将接触时速度大小为v,此时物体B对地面恰好无压力,不计一切摩擦及空气阻力,重力加速度大小为g,则下列说法中正确的是( ),【答案】 AC【解析】由题可知,物体A下落过程中,B一直静止不动,对于物体A和弹簧组成的系统,只有重力和弹力做功,则物体A和弹簧组成的系统机械能守恒,故A正确;A即将触地时,物体B对地面的压力恰好为零,故弹簧的拉力为T=mg,开始时弹簧处于原长,由胡克定律知:T=kh,得弹簧的劲度系数为k=,故B错误;物体A着地时,细绳对A的拉力等于mg,对A受力分析,根据牛顿第二定律得2mg-mg=2ma,得a=,故C正确;物体A与弹簧组成的系统机械能守恒,有:2mgh=Ep+×2mv2,所以Ep=2mgh-mv2,故D错误。【题型二】功能关系的综合应用【题型解码】“一一对应”的,如重力做功对应重力势能的变化,,侵权必究!【典例分析1】(多选)(2020·全国卷Ⅰ·20)、,其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示,重力加速度取10m/( ).0m时机械能损失了12J【答案】 AB【解析】由E-s图像知,物块动能与重力势能的和减小,则物块下滑过程中机械能不守恒,故A正确;由E-s图像知,整个下滑过程中,物块机械能的减少量为ΔE=30J-10J=20J,重力势能的减少量ΔEp=mgh=30J,又ΔE=μmgcosα·s,其中cosα==,h=,g=10m/s2,则可得m=1kg,μ=,故B正确;物块下滑时的加速度大小a=gsinα-μgcosα=2m/s2,故C错误;′=μmgcosα·s′=8J,故D错误.【典例分析2】(2020·山西吕梁市一模)如图所示,弹簧的下端固定在光滑斜面底端,,小球P从直线上的N点由静止释放,在小球P与弹簧接触到速度变为零的过程中,下列说法中正确的是( )【答案】 B10/34原创原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!【解析】小球P与弹簧接触前,小球P沿斜面向下做初速度为零的匀加速直线运动,速度方向沿斜面向下;小球P与弹簧接触后,刚开始弹力小于小球重力沿斜面向下的分力,合外力沿斜面向下,加速度的方向沿斜面向下,随着弹簧形变量的不断增大,加速度不断减小,此时小球P做加速度不断减小的加速运动;当弹力等于重力沿斜面向下的分力时,加速度为零,速度最大,小球P的动能最大,之后弹力大于重力沿斜面向下的分力,合外力方向沿斜面向上,加速度沿斜面向上,随着弹簧形变量的增大,加速度不断增大,速度不断减小,小球P的机械能不断减小,弹簧的弹性势能不断增大,当弹簧压缩到最短时,小球P的速度为零,弹簧形变量最大,弹性势能达到最大,故B正确,A、D错误;小球与弹簧组成的系统机械能守恒,故C错误.【典例分析3】(多选)(2020·山东泰安市期末)如图,斜面a、b、c底边的长分别为L、L、2L,高度分别为2h、h、,物体与三个斜面间的动摩擦因数都相同,三种情况相比较,下列说法正确的是( )=2Ekb=>2Ekb>=2Qa==4Qa=2Qb【答案】 BC【解析】设任一斜面和水平方向夹角为θ,斜面长为x,物体滑到底端时的动能为Ek,由动能定理mgH-μmgxcosθ=Ek得:Eka=2mgh-μmgL,Ekb=mgh-μmgL,Ekc=mgh-μmg·2L,知Eka>2Ekb>2Ekc;物体下滑过程中克服摩擦力做功为W=μmgxcosθ,xcosθ即为底边长度,则Wa=μmgL,Wb=μmgL,Wc=μmg2L,摩擦力做功等于因摩擦产生的热量,故Qc=2Qa=2Qb,故B、C正确.【典例分析3】(多选)(2020·贵州贵阳四校联考)如图甲,长木板A放在光滑的水平面上,质量为m=3kg的另一木块B可看作质点,以水平速度v0=2m/、B间存在摩擦,之后A、B速度随时间变化情况如图乙所示,则下列说法正确的是(g取10m/s2)( )