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2019-2020年高三物理一輪復(fù)習(xí) 功和能學(xué)案 【復(fù)習(xí)指導(dǎo)】 　　一、知識(shí)特點(diǎn) 　　1.功、功率、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、機(jī)械能等概念抽象、應(yīng)用廣泛、基礎(chǔ)性強(qiáng). 　　2.動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、功能關(guān)系在高考中是必考內(nèi)容.這部分知識(shí)常與力學(xué)中的其他內(nèi)容及電磁學(xué)結(jié)合在一起綜合考查.涉及本章內(nèi)容的試題題型全、難度大、份量重、地位重要，是高考的熱點(diǎn). 　　二、復(fù)習(xí)方法及重點(diǎn)難點(diǎn)突破 　　1.復(fù)習(xí)方法 　　(1)針對(duì)本章的知識(shí)特點(diǎn)，復(fù)習(xí)時(shí)應(yīng)注意深刻理解、準(zhǔn)確把握功、功率、動(dòng)能、重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能等重要概念及相關(guān)物理量的計(jì)算，對(duì)功的計(jì)算，要注意從恒力做功、變力做功及功能關(guān)系、動(dòng)能定理等角度進(jìn)行訓(xùn)練，使學(xué)生進(jìn)一步明確“功是能量轉(zhuǎn)化的量度”的內(nèi)涵. 　　(2)動(dòng)能定理的復(fù)習(xí)首先使學(xué)生明確其物理意義及應(yīng)用步驟，強(qiáng)調(diào)必須是物體受到的所有力做功的總和才等于物體動(dòng)能的變化量，其次要重視對(duì)物理過(guò)程的分析,特別是對(duì)復(fù)雜過(guò)程整體運(yùn)用動(dòng)能定理. 　　(3)對(duì)機(jī)械能守恒的條件，要從受力角度和做功角度兩個(gè)方面講解；對(duì)機(jī)械能守恒定律的幾種表達(dá)形式，可通過(guò)一道例題進(jìn)行比較講解，使學(xué)生理解幾種形式的實(shí)質(zhì)是相同的.零勢(shì)能參考面的選取是否合適直接關(guān)系到列式的繁簡(jiǎn)，這是應(yīng)該注意的問(wèn)題. 　　2.重點(diǎn)難點(diǎn)突破方法 　　(1)變力做功問(wèn)題，機(jī)車(chē)啟動(dòng)過(guò)程分析問(wèn)題，應(yīng)用動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律、能量守恒定律,對(duì)多物體多過(guò)程問(wèn)題的分析和計(jì)算，是本章的重點(diǎn)和難點(diǎn). 　　(2)變力做功問(wèn)題，通過(guò)分類講練、等效變換、化變?yōu)楹氵M(jìn)行突破.機(jī)車(chē)啟動(dòng)問(wèn)題重在過(guò)程分析，結(jié)合過(guò)程分析流程圖和　v-t圖象更直觀更形象. 　　(3)對(duì)于過(guò)程復(fù)雜、難度較大的問(wèn)題，合理地把全過(guò)程分成若干階段，正確分析各階段的受力情況、遵循的物理規(guī)律及各階段間的聯(lián)系，特別是每個(gè)過(guò)程的始末狀態(tài)及物理過(guò)程中加速度、速度、能量的變化情況，分析過(guò)程中畫(huà)好示意圖，在圖上標(biāo)明必要的物理量，然后靈活運(yùn)用動(dòng)能定理、機(jī)械能守恒定律或其他力學(xué)知識(shí)列式計(jì)算. 　　(4)復(fù)習(xí)時(shí)要加大與牛頓運(yùn)動(dòng)定律、運(yùn)動(dòng)的合成與分解、圓周運(yùn)動(dòng)、電磁學(xué)等核心內(nèi)容的綜合訓(xùn)練，熟練地應(yīng)用能量的觀點(diǎn)求解各種問(wèn)題. 【考點(diǎn)提升訓(xùn)練】 (40分鐘 100分) 一、選擇題(本大題共9小題，每小題7分，共63分.每小題至少一個(gè)答案正確，選不全得4分) 1.如圖所示，a、b兩小球靜止在同一條豎直線上，離地面足夠高，b球質(zhì)量大于a球質(zhì)量.兩球間用一條細(xì)線連接，開(kāi)始線處于松弛狀態(tài).現(xiàn)同時(shí)釋放兩球，球運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受的空氣阻力忽略不計(jì).下列說(shuō)法正確的是( ) .下落過(guò)程中兩球間的距離保持不變 B.下落后兩球間距離逐漸增大，一直到細(xì)線張緊為止 C.下落過(guò)程中，a、b兩球都處于失重狀態(tài) D.整個(gè)下落過(guò)程中，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 2.如圖所示，電梯與水平地面成θ角，一人站在電梯上，電梯從靜止開(kāi)始勻加速上升，到達(dá)一定速度后再勻速上升.若以FN表示水平梯板對(duì)人的支持力，G為人受到的重力，F(xiàn)f為電梯對(duì)人的靜摩擦力，則下列結(jié)論正確的是( ) .加速過(guò)程中Ff≠0，F(xiàn)f、FN、G都做功 B.加速過(guò)程中Ff≠0，F(xiàn)N不做功 C.加速過(guò)程中Ff=0，F(xiàn)N、G都做功 D.勻速過(guò)程中Ff=0，F(xiàn)N、G都不做功 3.一只蘋(píng)果從樓上某一高度自由下落，蘋(píng)果在空中依次經(jīng)過(guò)三個(gè)完全相同的窗戶1、2、3.圖中直線為蘋(píng)果在空中的運(yùn)動(dòng)軌跡.若不計(jì)空氣阻力的影響，以下說(shuō)法正確的是( ) .蘋(píng)果通過(guò)第3個(gè)窗戶所用的時(shí)間最長(zhǎng) B.蘋(píng)果通過(guò)第1個(gè)窗戶的平均速度最大 C.蘋(píng)果通過(guò)第3個(gè)窗戶重力做的功最大 D.蘋(píng)果通過(guò)第1個(gè)窗戶重力的平均功率最小 4.放在水平地面上的一物體，受到方向不變的水平推力F的作用，力F與時(shí)間t的關(guān)系和物體速度v與時(shí)間t的關(guān)系如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是() ( ) .物體與地面間的摩擦因數(shù)為0.2 B.物體與地面間的摩擦因數(shù)為0.4 C.9 s內(nèi)，力F做的功是126 J D.3～6 s和6～9 s兩段時(shí)間內(nèi)摩擦力的平均功率相等 5.如圖所示，木板質(zhì)量為M，長(zhǎng)度為L(zhǎng)，小木塊的質(zhì)量為m，水平地面光滑，一根不計(jì)質(zhì)量的輕繩通過(guò)定滑輪分別與M和m連接，小木塊與木板間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ.開(kāi)始時(shí)木塊靜止在木板左端，現(xiàn)用水平向右的力將m拉至右端，拉力至少做功為( ) .μmgL B.2μmgL C. D.μ(M+m)gL 6.如圖所示，一質(zhì)量為m的質(zhì)點(diǎn)在半徑為R的半球形容器中(容器固定)由靜止開(kāi)始自邊緣上的點(diǎn)滑下，到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)，它對(duì)容器的正壓力為FN.重力加速度為g，則質(zhì)點(diǎn)自滑到B的過(guò)程中，摩擦力對(duì)其所做的功為( ) . R(FN-3mg) B. R(3mg-FN) C. R(FN-mg) D. R(FN-2mg) 7.(新課標(biāo)全國(guó)卷)一蹦極運(yùn)動(dòng)員身系彈性蹦極繩從水面上方的高臺(tái)下落，到最低點(diǎn)時(shí)距水面還有數(shù)米距離.假定空氣阻力可忽略，運(yùn)動(dòng)員可視為質(zhì)點(diǎn)，下列說(shuō)法正確的是( ) .運(yùn)動(dòng)員到達(dá)最低點(diǎn)前重力勢(shì)能始終減小 B.蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中，彈性力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加 C.蹦極過(guò)程中，運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩所組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒 D.蹦極過(guò)程中，重力勢(shì)能的改變與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān) 8.(xx昆明模擬)長(zhǎng)木板放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m=2 kg的另一物體B以水平速度v0=2 m/s滑上原來(lái)靜止的長(zhǎng)木板的表面，由于、B間存在摩擦，之后、B速度隨時(shí)間變化情況如圖所示，則下列說(shuō)法正確的是( ) .木板獲得的動(dòng)能為2 J B.系統(tǒng)損失的機(jī)械能為2 J C.木板的最小長(zhǎng)度為1 m D.、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1 9.(xx煙臺(tái)模擬)如圖所示，物體和B的質(zhì)量均為m，它們通過(guò)一勁度系數(shù)為k的輕彈簧相連，開(kāi)始時(shí)B放在地面上，、B都處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)用手通過(guò)細(xì)繩緩慢地將向上提升距離L1時(shí)，B剛要離開(kāi)地面，此過(guò)程手做功為W1；若將加速向上提起，上升的距離為L(zhǎng)2時(shí)，B剛要離開(kāi)地面，此時(shí)的速度為v，此過(guò)程手做功為W2，彈簧一直處于彈性限度內(nèi)，則( ) . B.W2>W1 C.W1>mgL1 D. 二、實(shí)驗(yàn)題(7分) 10.某同學(xué)為探究“恒力做功與物體動(dòng)能改變的關(guān)系”，設(shè)計(jì)了如下實(shí)驗(yàn)，他的操作步驟是： ①組裝好實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示. ②將質(zhì)量為200 g的小車(chē)?yán)酱螯c(diǎn)計(jì)時(shí)器附近，并按住小車(chē). ③在質(zhì)量為10 g、20 g、50 g的三種鉤碼中，他挑選了一個(gè)質(zhì)量為50 g的鉤碼掛在拉線的掛鉤P上. ④釋放小車(chē)，打開(kāi)電磁打點(diǎn)計(jì)時(shí)器的電源，打出一條紙帶. (1)在多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)得到的紙帶中取出自認(rèn)為滿意的一條.經(jīng)測(cè)量、計(jì)算，得到如下數(shù)據(jù)(g取9.8 m/s2): ①第一個(gè)點(diǎn)到第N個(gè)點(diǎn)的距離為40.0 cm. ②打下第N點(diǎn)時(shí)小車(chē)的速度大小為1.00 m/s. 該同學(xué)將鉤碼的重力當(dāng)做小車(chē)所受的拉力，算出拉力對(duì)小車(chē)做的功為_(kāi)______J，小車(chē)動(dòng)能的增量為_(kāi)______J. (2)此次實(shí)驗(yàn)探究的結(jié)果，他沒(méi)能得到“恒力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量”，且誤差很大.顯然，在實(shí)驗(yàn)探究過(guò)程中忽視了各種產(chǎn)生誤差的因素.請(qǐng)你根據(jù)該同學(xué)的實(shí)驗(yàn)裝置和操作過(guò)程，幫助他分析一下，造成較大誤差的主要原因是__________________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________. 三、計(jì)算題(本大題共2小題，共30分，要有必要的文字說(shuō)明和解題步驟，有數(shù)值計(jì)算的要注明單位) 11.(xx內(nèi)江模擬)(15分)如圖所示，兩半徑分別為r1、r2的半圓形鋼管(內(nèi)徑很小)豎直立起，管面光滑.現(xiàn)讓一質(zhì)量為m的小球由地面以某一速度射入管口.小球最終剛好停留在管道的最高點(diǎn).求： (1)入射速度v0; (2)小球通過(guò)下面管道的最高點(diǎn)P時(shí)對(duì)管道的壓力，并說(shuō)明r1、r2滿足什么關(guān)系時(shí)，小球是壓上壁還是下壁. 12.(15分)一質(zhì)量為M=2 kg的物塊隨足夠長(zhǎng)的水平傳送帶一起運(yùn)動(dòng)，被一水平向左飛來(lái)的子彈擊中，子彈并從物塊中穿過(guò)，如圖甲所示.地面觀察者記錄了物塊被擊中后的速度隨時(shí)間的變化關(guān)系，如圖乙所示(圖中取向右運(yùn)動(dòng)的方向?yàn)檎较?，已知傳送帶的速度保持不變(g取10 m/s2). (1)指出傳送帶的速度v的大小及方向，說(shuō)明理由; (2)計(jì)算物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù); (3)物塊對(duì)傳送帶總共做了多少功？系統(tǒng)有多少能量轉(zhuǎn)化為內(nèi)能？ 答案解析 1.【解析】選、C、D.不計(jì)空氣阻力，同時(shí)釋放兩球后，兩球做自由落體運(yùn)動(dòng)，只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，兩球間距也保持不變，因兩球的加速度均為g，故兩球均處于失重狀態(tài)，、C、D均正確，B錯(cuò)誤. 2.【解析】選.加速過(guò)程中，水平方向的加速度由摩擦力Ff提供，所以Ff≠0，F(xiàn)f、FN做正功，G做負(fù)功，選項(xiàng)正確，B、C錯(cuò)誤；勻速過(guò)程中，水平方向不受靜摩擦力作用，F(xiàn)f=0，F(xiàn)N做正功，G做負(fù)功，選項(xiàng)D錯(cuò)誤. 3.【解析】選D.蘋(píng)果加速下落，運(yùn)動(dòng)得越來(lái)越快，故蘋(píng)果通過(guò)第3個(gè)窗戶所用的時(shí)間最短，平均速度最大，、B均錯(cuò)；窗戶完全相同，所以蘋(píng)果通過(guò)三個(gè)窗戶重力做的功一樣多，蘋(píng)果通過(guò)第1個(gè)窗戶用時(shí)最長(zhǎng)，重力的平均功率最小，故C錯(cuò)，D對(duì). 4.【解析】選B、C.6～9 s內(nèi)，物體做勻速運(yùn)動(dòng)，摩擦力與推力相等，為4 N，3～6 s內(nèi)，物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，加速度為2 m/s2，此時(shí)推力為6 N，由牛頓第二定律可知物體的質(zhì)量，故物體與地面間的摩擦因數(shù)，錯(cuò)誤、B正確；9 s內(nèi)，力F做功W=F1x1+F2x2=54 J+72 J=126 J，C正確；3～6 s內(nèi)摩擦力的平均功率，6～9 s內(nèi)摩擦力的平均功率P2=Ffv2=24 W，D錯(cuò)誤. 5.【解題指南】思路一：根據(jù)物體的平衡條件先求出F，再分析物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程求出木板的對(duì)地位移，最后利用公式W=Fx求解. 思路二：由功能關(guān)系可知F至少做的功等于系統(tǒng)增加的內(nèi)能. 【解析】選.若使拉力F做功最少，可使拉力F恰勻速拉木塊，容易分析得出F=2μmg(此時(shí)繩子上的拉力等于μmg)，而位移為，所以 ，故正確. 6.【解析】選.質(zhì)點(diǎn)到達(dá)最低點(diǎn)B時(shí)，它對(duì)容器的正壓力為FN，根據(jù)牛頓定律有，根據(jù)動(dòng)能定理，質(zhì)點(diǎn)自滑到B的過(guò)程中有，故摩擦力對(duì)其所做的功，故正確. 7.【解析】選、B、C.運(yùn)動(dòng)員在下落過(guò)程中，重力做正功，重力勢(shì)能減小，故正確.蹦極繩張緊后的下落過(guò)程中，彈性力向上，位移向下，彈性力做負(fù)功，彈性勢(shì)能增加，故B正確.選取運(yùn)動(dòng)員、地球和蹦極繩為一系統(tǒng)，在蹦極過(guò)程中，只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功，這個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，故C正確.重力勢(shì)能改變的表達(dá)式為ΔEp=mgΔh，由于Δh是絕對(duì)的，與重力勢(shì)能零點(diǎn)的選取無(wú)關(guān)，故D錯(cuò). 【變式備選】如圖所示，托盤(pán)質(zhì)量為M，在水平盤(pán)面上放置一質(zhì)量為m的物體，托盤(pán)固定在彈簧的上端，彈簧的下端固定在地面上.開(kāi)始時(shí)托盤(pán)與物體處于靜止?fàn)顟B(tài).現(xiàn)在用力將托盤(pán)與物體從平衡位置下壓高度H后，由靜止釋放，托盤(pán)與物體回到開(kāi)始位置時(shí)所達(dá)到的最大速度為v，則在從釋放到達(dá)到最大速度的過(guò)程中，以下說(shuō)法正確的是( ) .托盤(pán)對(duì)物體的支持力所做的功等于 B.物體克服重力做的功等于 C.彈簧的彈力所做的功等于+MgH D.合力對(duì)托盤(pán)所做的功等于 【解析】選D.根據(jù)動(dòng)能定理可知，托盤(pán)對(duì)物體的支持力做的功和物體重力做的功的代數(shù)和等于，選項(xiàng)、B錯(cuò)誤；對(duì)托盤(pán)和物體有：彈力所做的功，對(duì)托盤(pán)有：，選項(xiàng)C錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確. 9.【解析】選B、D.緩慢地將向上提升距離L1時(shí)，B剛要離開(kāi)地面，彈簧由壓縮量為到拉伸量為，彈性勢(shì)能不變，，由功能關(guān)系可知，此過(guò)程手所做的功等于增加的機(jī)械能，即W1=mgL1；將加速向上提起，上升的距離為L(zhǎng)2時(shí)，B剛要離開(kāi)地面，彈簧也是由壓縮量為到拉伸量為，彈性勢(shì)能不變，，由功能關(guān)系可知，此過(guò)程手所做的功等于增加的機(jī)械能，即.綜上所述，B、D正確. 10.【解析】(1)鉤碼對(duì)小車(chē)做的功為： W鉤碼＝mgh＝0.059.80.4 J＝0.196 J 小車(chē)動(dòng)能的增量為 (2)由該同學(xué)計(jì)算的數(shù)據(jù)分析可知：W鉤碼>ΔEk，且誤差很大.該同學(xué)在做本實(shí)驗(yàn)時(shí)造成較大誤差的原因有：①小車(chē)質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量；②沒(méi)有平衡摩擦力；③操作錯(cuò)誤：先釋放小車(chē)后接通電源等. 答案：(1)②0.196 0.1 (2)①小車(chē)質(zhì)量沒(méi)有遠(yuǎn)大于鉤碼質(zhì)量； ②沒(méi)有平衡摩擦力； ③操作錯(cuò)誤：先釋放小車(chē)后接通電源等 11.【解析】(1)管面光滑，小球上升過(guò)程機(jī)械能守恒，由機(jī)械能守恒定律，得 ①(3分) 得 (2分) (2)取豎直向下為正，設(shè)小球到達(dá)下管最高點(diǎn)P的速度為v，對(duì)管道的壓力為FN，則有 ②(3分) 在下管最高點(diǎn)P，有 ③(2分) 由①②③得 (2分) 當(dāng)r1=4r2時(shí)，F(xiàn)N=0 (1分) 當(dāng)r1>4r2時(shí)，F(xiàn)N<0，根據(jù)牛頓第三定律，小球壓下壁. (1分) 當(dāng)r1<4r2時(shí)，F(xiàn)N>0，根據(jù)牛頓第三定律，小球壓上壁. (1分) 答案：(1) (2)見(jiàn)解析 12.【解析】(1)由題圖乙可知，物塊被擊穿后先向左做勻減速運(yùn)動(dòng)，速度為零后，又向右做勻加速運(yùn)動(dòng)，當(dāng)速度等于2 m/s以后隨傳送帶一起勻速運(yùn)動(dòng)，所以傳送帶的速度方向向右，大小為2 m/s. (3分) (2)由題圖乙可知， (2分) 由牛頓第二定律得滑動(dòng)摩擦力Ff=Ma， 其中Ff=μFN， FN=Mg，所以物塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù) (2分) (3)由題圖乙可知，傳送帶與物塊存在摩擦力的時(shí)間只有3 s，傳送帶在這段時(shí)間內(nèi)的位移 x=vt=23 m=6 m (1分) 所以物塊對(duì)傳送帶所做的功為 W=-Ffx=-46 J=-24 J (2分) 物塊與傳送帶前2 s內(nèi)的相對(duì)位移 (1分)