2016届高三物理二轮复习教学案+提升练习：专题五功和能Word版含答案

1、1高考导航本专题主要考查的内容有动能定理及其应用、机械能守恒 定律及其应用、功能关系等从近几年高考来看，对本专题的 考查主要以多过程、多状态的形式出现，常与其他知识综合考 查，对考生的能力要求较高.5 年来高考对动能和动能定理、功 能关系、机械能守恒定律及其应用的考查略有浮动，整体趋于 平稳试题一般条件隐蔽，过程复杂，灵活性强.2016 年高考， 单独考查会以选择题为主；如果与牛顿运动定律、曲线运动、 电磁学等内容结合考查会以计算题为主预计以选择题形式呈 现的概率较大体系构建二、机车的启动问题1恒定功率启动 机车第一阶段做加速度逐渐减小的加速运动，第二阶段做匀速直线运动速度图象如图所示，当 FFf时，vmax P FP Ff2恒定加速度启动 机车第一阶段做匀加速直线运动，当功率达到额定功率后达到匀加 速过程的最大速度 v1；第二阶段保持功率不变，做变加速运动，直至达 到最大速度 vmax；第三阶段做匀速直线运动，速度图象如图所示(1)求 v1：由 FFfma，PP额Fv1得 v1.P额Ffma(2)求 vmaxvmaxP额 Ff说明 (1)机车匀加速启动，当匀加速结束时，速度并未达到整

2、个过程的最大速度 vm.(2)PFv 中的 F 是牵引力，并非合力 三、动能定理的理解 1外力对物体做的总功是物体受到的所有力做功的代数和，包括重力、弹力、摩擦力， 也可以是电场力或其他外力22.动能定理虽然是在物体受恒力做直线运动时推导出来的，但对于物体受变力做 曲线运动时，同样适用其中的力可以是各种性质的力，各种力既可以同时作用，也可以 分段作用，只要求出在作用过程中各力做功的多少和正负即可3.对涉及单个物体的受力、位移及过程始末速度的问题的分析，尤其不涉及时间 时，应优先考虑用动能定理求解 4若物体运动包含几个不同过程时，可分段运用动能定理列式，也可以全程列式(不 涉及中间速度时) 说明 应用动能定理分析过程问题，关键是对研究对象进行受力分析，明确各力做功 的正负及始末状态的动能，无须探究运动过程的细节 四、机械能守恒定律、功能关系及能量守恒 1机械能是否守恒的判断 (1)用做功来判断：分析物体或系统的受力情况(包括内力和外力)，明确各力做功的情 况，若对物体或系统只有重力或弹力做功，虽受其他力，但其他力不做功或做功的代数和 为零，则机械能守恒 (2)用能量转化来判定：若物体系中

3、只有动能和势能的相互转化而无机械能与其他形式 能的转化，则物体系机械能守恒 (3)对一些绳子突然绷紧、物体间碰撞等问题，机械能一般不守恒，除非题目中有特别 说明及暗示2.功能关系：做功的过程就是能量转化的过程，做了多少功就表示有多少能量发生了 转化，所以说功是能量转化的量度，熟练掌握不同功与不同形式能量的转化关系，以此解 题就是利用功能关系解题常见的功能关系：3对能量守恒定律的理解 (1)某种形式能量的减少，一定存在另外形式能量的增加且减少量与增加量相等 (2)某个物体能量的减少，一定存在别的物体能量的增加且减少量与增加量相等1(2014课标)一物体静止在粗糙水平地面上现用一大小为 F1的水平拉力拉动物体，经过一段时间后其速度变为 v.若将水平拉力的大小改为 F2，物体从静止开始经过同样 的时间后速度变为 2v.对于上述两个过程，用 WF1、WF2分别表示拉力 F1、F2所做的功， Wf1、Wf2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则( ) AWF24WF1，Wf22Wf1 BWF24WF1，Wf22Wf1 CWF24WF1，Wf22Wf1 DWF24WF1，Wf22Wf1 答案 C

4、解析 WF1 mv2mg t，WF2 m4v2mgt，故12v2122v23WF24WF1；Wf1mg t，Wf2mgt，故 Wf22Wf1，C 正确v22v22(2015海南单科)假设摩托艇受到的阻力的大小正比于它的速率如果摩托艇发动机的输出功率变为原来的 2 倍，则摩托艇的最大速率变为原来的( ) A4 倍 B2 倍 C.倍 D.倍32答案 D 解析 因摩托艇受到的阻力 fkv，设原来发动机的输出功率为 P，最大速率为 vm.输出功率为 2P 时，最大速率为 vm，由 PFvfvmkv得 vm，所以2 mPk，因此 A、B、C 错，D 对vmvm2PP23(2015浙江理综)(多选)我国科学家正在研制航母舰载机使用的电磁弹射器舰载机总质量为 3.0104 kg，设起飞过程中发动机的推力恒为 1.0105 N；弹射器有效作用长度 为 100 m，推力恒定要求舰载机在水平弹射结束时速度大小达到 80 m/s.弹射过程中舰载 机所受总推力为弹射器和发动机推力之和，假设所受阻力为总推力的 20%，则( ) A弹射器的推力大小为 1.1106 N B弹射器对舰载机所做的功为 1.1108 J

5、 C弹射器对舰载机做功的平均功率为 8.8107 W D舰载机在弹射过程中的加速度大小为 32 m/s2答案 ABD 解析 舰载机弹射过程中的加速度 am/s232 m/s2，选项v22x8022 100D 正确；对舰载机在水平方向受力分析，根据牛顿第二定律得：F弹F发20%(F弹F发)ma，解得：F弹1.1106N，选项 A 正确；由功的定义得：W弹F弹x1.1108J，选项 B 正确；由速度公式得弹射器对舰载机的作用时间 t s2.5 s，由功率的定义得：va8032P弹4.4107W 选项 C 错W弹t4(2015课标)如图，一半径为 R、粗糙程度处处相同的半圆形轨道竖直固定放置，直径 POQ 水平一质量为 m 的质点自 P 点上方高度 R 处 由静止开始下落，恰好从 P 点进入轨道质点滑到轨道最低点 N 时，对轨道的压力为 4mg，g 为重力加速度的大小用 W 表示质点从 P 点运动到 N 点的过程中克服 摩擦力所做的功则( )AW mgR，质点恰好可以到达 Q 点 BW mgR，质点不能到达 Q 点1 21 2CW mgR，质点到达 Q 点后，继续上升一段距离1 24DW m

6、gR，质点到达 Q 点后，继续上升一段距离1 2答案 C 解析 质点由静止开始下落到最低点 N 的过程中由动能定理：mg2RW mv212质点在最低点：FNmg 由牛顿第三定律得：FN4mgmv2R联立得 W mgR，质点由 N 点到 Q 点的过程中在等高位置处的速度总小于由 P 点到12N 点下滑时的速度，故由 N 点到 Q 点过程克服摩擦力做功 WW，故质点到达 Q 点后，会继续上升一段距离，选项 C 正确动能定理的应用1.动能定理是功能关系的一个具体体现，应用动能定理的关键是选择合适的研究 对象，选好初态和末态，注意一定是合外力所做的总功，其中合外力是所有外力(包括重力)， 一定是末动能减去初动能应用动能定理解题时，在分析运动过程时无须深究物体运动过 程中状态变化的细节，只需考虑整个过程的功及过程始末状态的动能，计算时把各个力的 功连同符号(正、负)一同代入 2动能定理是计算物体的位移或速率的简捷方法，当题目中涉及位移时可优先考虑动 能定理 3若物体运动的过程中包含几个不同过程，应用动能定理时，可以分段考虑，也可以 把全过程作为一整体来处理 【例 1】 如图所示，倾角 30的斜面

7、固定在水平面上，斜面长 L2 m，小物体A 与斜面间的动摩擦因数 ，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处36于原长时上端正好在斜面中点 B 处现从斜面最高点给物体 A 一个沿 斜面向下的初速度 v02 m/s，物体 A 将弹簧压缩到最短后又恰好被弹 回到 AB 的中点 C 处，不计空气阻力，g10 m/s2，则( ) A物体第一次运动到 B 点时速率为 1 m/s B弹簧最大的压缩量为 0.15 m C物体在被反弹上升过程中到达 B 点时速度最大 D物体第二次运动到 B 点时速率为 3 m/s【审题突破】 (1)本题以弹簧模型考查动能定理的应用，题中涉及的过程多，状态多，求解时一定要抓住动能定理的特点(不受物体受力情况、运动情况、轨迹情况限制，适用于单个物体和系统，也适用于单个过程和全过程，中间细节可不考虑)(2)解答本题时要结合要求的问题，确定合适的研究过程，在求弹簧最大压缩量 x 时，选取从 A 到返回 C 的过程，研究会使问题简便5答案 B 解析物体从 A 到 B，由动能定理知(mgsinmgcos) mv mv ，代入数L2122 1122 0值得 v13 m/s，A 错；设弹簧最

8、大压缩量为 x，从 A 到返回 C 的整个过程中，由动能定理得 mgsin mgcos(2x )0 mv ，代入数值得 x0.15 m，B 对；物体在被反L4L2L4122 0弹上升的过程中，当其合力为零时，速度最大，而在 B 点合力沿斜面向下，即不是速度最大点，C 错；由动能定理知 mgsin mgcos(2x ) mv mv ， 代入数值得 v2L2L2122 2122 0m/s.302应用动能定理的三点注意(1)如果在某个运动过程中包含有几个不同运动性质的阶段(如加速、减速阶段)，可以分段应用动能定理，也可以对全程应用动能定理，一般对全程列式更简单(2)因为动能定理中功和动能均与参考系的选取有关，所以动能定理也与参考系的选取有关在中学物理中一般取地面为参考系(3)动能定理通常适用于单个物体或可看成单个物体的系统如果涉及多物体组成的系统，因为要考虑内力做的功，所以要十分慎重在中学阶段可以先分别对系统内每一个物体应用动能定理，然后再联立求解【变式训练】1(2015枣庄调研)如图所示，绝缘水平面上有宽为 L1.6 m 的匀强电场区 AB，电场强度方向水平向右，半径 R0.8 m 的竖直

9、光滑半圆轨道与水平面相切于 C，D 为与圆心 O 等高的点，GC 是竖直直径，一质量为 m0.1 kg，电荷量 q0.01C 的带 负电滑块(可视为质点)以 v04 m/s 的初速度沿水平面向右进入电场，滑块恰好不能从 B 点 滑出电场，已知滑块与 AB 段的动摩擦因数10.4，与 BC 段的动摩擦因数 20.8，g10 m/s2. (1)求匀强电场的电场强度 E 的大小(2)将滑块初速度变为 v0v0，则滑块刚好能滑到 D 点，求 BC 的长度 s.36(3)若滑块恰好能通过最高点 G，则滑块的初速度应调为原初速度的多少倍？答案 (1)10 N/C (2)1.0 m (3)v3 22解析 (1)由动能定理知 qEL1mgL mv 代入数值得 E10 N/C.122 0(2)因滑块刚好能到达 D 点，则由动能定理知 qEL1mgL2mgsmgR mv122 0代入数值得 s1.0 m.(3)设滑块滑到 C 点时速度为 v1，因滑块恰好能通过 G 点，则在 G 点有 mgm从 C 到 G 由动能定理知mg2R mv mv122 G122 1从 A 到 C 由动能定理知 qEL1mgL2mgs mv mv122 01122 1联立并代入数值得 v016m/sv0.23 22机械能守恒定律的应用解决机械能守恒综合题目的一般方法(1)对物体进行运动过程的分析，分析每一运动过程的运动规律 (2)对物体进行每一过程中的受力分析，确定有哪些力做功，有哪些力不做功，哪一过 程中满足机械能守恒定律的条件 (3)分析物体的运动状态，根据机械能守

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