【热点强化突破优化方案】2016届高三物理大一轮复习课件：热点强化突破(五)机械能及其守恒定律

第五章机械能及其守恒定律第五章机械能及其守恒定律热点强化突破(五)第五章机械能及其守恒定律热点1功、能量中的图象问题以图象的形式考查做功及功能关系，是近几年高考的热点题型．解决这类问题的关键是弄清图象所描述的各个物理过程，判断所遵循的规律．第五章机械能及其守恒定律1．(单选)(2015·苏北四市调研)如图所示，某同学斜向上抛出一石块，空气阻力不计．下列关于石块在空中运动过程中的速率v、加速度a、水平方向的位移x和重力的瞬时功率P随时间t变化的图象中，正确的是()C第五章机械能及其守恒定律解析：石块做斜上抛运动，可分解为竖直方向上的上抛运动和水平方向上的匀速直线运动，水平位移x＝v0xt与时间成正比，C正确；由于整个过程中石块只受重力，所以a＝g保持不变，B错误；石块在竖直方向上做上抛运动，所以重力的瞬时功率P＝mg(v0y－gt)，与时间不成正比，D错误；石块在运动过程中的速率v＝v2x＋v2y＝v20x＋v0y－gt2，石块的速率最小为v0x0，A错误．第五章机械能及其守恒定律2.(单选)如图所示为一质点由静止开始在合外力F作用下的F－t图象(F＝－F0sin2πtt4)，力的方向始终在同一条直线上．下列说法中正确的是()A．在t1时刻质点的速度最大B．在t2时刻质点的动能最大C．在t4时刻质点刚好返回出发点D．0～t1与t1～t2时间内质点加速度的方向相反B第五章机械能及其守恒定律解析：0～t2时间内力的方向不变，所以t2时刻质点的速率最大，动能最大，A错，B对；t2～t4时间内力的方向与0～t2时间内相反，根据三角函数的对称性，t4时刻质点离出发点最远，C错；0～t2时间内，力的方向不变，加速度的方向不变，D错．第五章机械能及其守恒定律3.(单选)(2015·保定调研)质量为2kg的物体，放在动摩擦因数μ＝0.1的水平面上，在水平拉力的作用下由静止开始运动，水平拉力做的功W随物体位置x变化的关系如图所示．重力加速度g取10m/s2，则()A．在x＝0至x＝3m的过程中，物体的加速度是2.5m/s2B．在x＝0至x＝3m的过程中，物体的加速度是1.5m/s2C．x＝6m时，物体的速度约为20m/sD．x＝3m至x＝9m的过程中，物体做匀加速运动B第五章机械能及其守恒定律解析：根据功的定义，图象中图线的斜率大小等于水平拉力的大小，即在x＝0至x＝3m的过程中，水平拉力F1＝5N，对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可得F1－μmg＝ma1，a1＝1.5m/s2，A错误，B正确；在x＝3m至x＝9m的过程中，水平拉力F2＝2N．对物体进行受力分析，由牛顿第二定律可得F2－μmg＝ma2，a2＝0，物体做匀速运动，D错误；由匀变速直线运动公式可得x1＝3m时，v＝2a1x1＝3m/s，由a2＝0，知C错误．第五章机械能及其守恒定律4．(多选)(2015·武汉调研)如图所示，倾斜传送带沿逆时针方向匀速转动，在传送带的A端无初速度放置一物块．选择B端所在的水平面为参考平面，物块从A端运动到B端的过程中，物块的机械能E与其位移x的关系图象可能正确的是()BD第五章机械能及其守恒定律解析：由于参考平面为B端所在水平面，因而初始机械能大于零．物块沿传送带下滑，若摩擦力一直沿传送带向下，摩擦力做正功，机械能增大，选项A错误，选项B正确；物块沿传送带下滑，若摩擦力先向下后向上，则摩擦力先做正功后做负功，机械能先增大再减小，选项C错误，选项D正确．第五章机械能及其守恒定律热点2用动力学和能量观点解决多过程问题多过程问题在高考中常以压轴题的形式出现，涉及的模型主要有：木板滑块模型、传送带模型、弹簧模型等，涉及的运动主要有直线运动、圆周运动和平抛运动等．第五章机械能及其守恒定律5.(单选)如图所示，水平地面上固定一倾角为θ＝37°的足够长的光滑斜面，斜面上放一质量为mA＝2.0kg、长l＝3m的薄板A.质量为mB＝1.0kg的滑块B(可视为质点)位于薄板A的最下端，B与A之间的动摩擦因数μ＝0.5.开始时用外力使A、B均静止在斜面上，某时刻给B一个沿斜面向上的初速度v0＝5.0m/s的同时撤去外力，则下列说法中正确的是(重力加速度取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)()A．在滑块向上滑行的过程中，A、B的加速度大小之比为5∶2B．从A、B开始运动到A、B沿斜面向下的速度相同所经历的时间为1sC．整个过程中滑块B克服摩擦力所做的功为259JD．整个过程中因摩擦产生的热量为5JC第五章机械能及其守恒定律解析：由题中条件可知，当滑块B向上运动时，薄板A将沿斜面向下运动．由受力分析和牛顿第二定律可知：aA＝4m/s2，方向沿斜面向下；aB＝10m/s2，方向沿斜面向下，故在滑块向上滑行的过程中，A、B的加速度大小之比为2∶5，选项A错误；开始运动时，滑块B向上做匀减速直线运动，减速到零所需要的时间t1＝0.5s，此时薄板A的速度大小为vA＝aAt1＝2m/s，然后A、B都将向下运动，且A、B的加速度不变，若最后速度相同则有vA＋aAt2＝aBt2，代入数据可解得t2＝13s，共同速度为v＝103m/s，A、B运动的时间为t＝t1＋t2＝56s，选项B错误；第五章机械能及其守恒定律滑块B的位移为xB＝v02t1－v2t2＝2536m，方向沿斜面向上，所以滑块B克服摩擦力做的功为W＝fxB＝259J，选项C正确；A、B的相对位移为x＝v02t1＋12aAt21＋vAt2＋12aAt22－v2t2，代入数据有x＝2512m，故在整个过程中产生的热量Q＝fx＝253J，选项D错误．第五章机械能及其守恒定律6.如图所示，若将小球拉到绳与水平方向成30°角的位置处由静止释放，求小球到达最低点C时绳对小球的拉力是多大？解析：小球先做自由落体运动，到绳与水平方向再次成30°角时，绳被拉直，然后小球做圆周运动，如图所示．绳被拉直时小球下降的高度为L，设此时小球的速度为v.根据自由落体运动的规律有v＝2gL①将v分解为沿绳方向的速度v1和垂直于绳方向的速度v2，当绳绷直的瞬间，v1损失v2＝vcosθ＝6gL2②第五章机械能及其守恒定律绳绷直后，小球在竖直平面内做圆周运动，设小球到达最低点C时的速度为v′，由机械能守恒定律有12mv′2＝12mv22＋mgL[1－cos(90°－θ)]③设在C点绳对小球的拉力为F，根据牛顿第二定律有F－mg＝mv′2L④联立②③④式解得：F＝72mg.(说明：轻绳在突然绷紧的过程中，沿绳方向的分速度实然变为0，垂直绳方向的分速度不变，损失机械能．)答案：72mg第五章机械能及其守恒定律7.(2015·潍坊模拟)如图所示，光滑半圆轨道AB竖直固定，半径R＝0.4m，与水平光滑轨道相切于A.水平轨道上平铺一半径r＝0.1m的圆形桌布，桌布中心有一质量m＝1kg的小铁块保持静止．现以恒定的加速度将桌布从铁块下水平向右抽出后，铁块沿水平轨道经A点进入半圆轨道，到达半圆轨道最高点B时对轨道刚好无压力，已知铁块与桌布间动摩擦因数μ＝0.5，取g＝10m/s2，求：(1)铁块离开B点后在地面上的落点到A的距离；(2)铁块到A点时对圆轨道的压力大小；(3)抽桌布过程中桌布的加速度大小．第五章机械能及其守恒定律解析：(1)在B点，由牛顿第二定律，有mg＝mv2BR从B点抛出后水平方向x＝vBt竖直方向2R＝12gt2代入数据得x＝0.8m.(2)A→B，由机械能守恒mv2A2＝2mgR＋mv2B2在A点，由牛顿第二定律F′N－mg＝mv2AR代入数据得F′N＝60N由牛顿第三定律FN＝F′N＝60N.第五章机械能及其守恒定律(3)铁块脱离桌布时的速度v0＝vA铁块在桌布上做匀加速直线运动，设铁块加速度为a0，由牛顿第二定律μmg＝ma0设铁块在桌面上的加速时间为t0，由运动学公式v0＝a0t0由公式r＝12at20－12a0t20代入数据得a＝5.25m/s2.答案：(1)0.8m(2)60N(3)5.25m/s2第五章机械能及其守恒定律8．质量为5kg的物块自倾角为37°的传送带上由静止下滑，物块经过水平地面CD后进入光滑半圆弧轨道DE，传送带向下匀速转动，其速度v＝10m/s，传送带与水平地面之间光滑连接(光滑圆弧BC长度可忽略)，传送带AB长度为16m，水平地面CD长度为6.3m，物块与水平地面、传送带间的动摩擦因数均为μ＝0.5，圆弧DE的半径R＝1.125m．(sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，g＝10m/s2)第五章机械能及其守恒定律(1)求物块在传送带上运动的时间t；(2)求物块到达D点时的速度；(3)物块能否到达E点，若能，求通过E点后物块落地点距离D点的距离．解析：(1)刚开始时，对物块受力分析可知mgsin37°＋μmgcos37°＝ma1解得a1＝10m/s2物块与传送带达到共同速度时v＝a1t1，解得t1＝1s物块的位移x＝12a1t21＝5m此后对物块受力分析可知mgsin37°－μmgcos37°＝ma2解得a2＝2m/s2第五章机械能及其守恒定律物块在传送带上的第二段运动：LAB－x＝vt2＋12a2t22解得t2＝1s物块在传送带上运动的时间t＝t1＋t2＝2s.(2)物块到达传送带底端的末速度v2＝v＋a2t2＝12m/s对物块在CD部分的运动，由动能定理可得－μmgLCD＝12mv23－12mv22解得v3＝9m/s.第五章机械能及其守恒定律(3)若物块能到达E点，则由动能定理得－mg·2R＝12mv24－12mv23解得v4＝6m/s物块恰能过最高点的速度v5＝gR≈3.35m/s显然v5v4，故物块可以通过最高点，经过最高点后物块做平抛运动x′＝v4t32R＝12gt23解得x′＝955m.答案：(1)2s(2)9m/s(3)见解析第五章机械能及其守恒定律本部分内容讲解结束按ESC键退出全屏播放