高考二輪復習物理課件（新高考新教材）第一編核心專題突破專題2能量與動量第一講動能定理機械能守恒定律功能關(guān)系的應用

第一講動能定理、機械能守恒定律、功能關(guān)系的應用1通覽主干知識2研學核心考點目錄索引

3突破熱考命題1通覽主干知識2研學核心考點考點一功和功率的分析與計算分層突破——明要點命題角度1功的計算

命題角度2功率的計算

命題角度3機車啟動問題

例1

(命題角度3)(2023福建龍巖高三一模)一輛小轎車在平直路面上以恒定功率加速,其加速度a和速度的倒數(shù)

的關(guān)系如圖所示。已知轎車的總質(zhì)量為1300kg,其所受的阻力不變,則轎車(

)A.速度隨時間均勻增大B.加速度隨時間逐漸增大C.所受阻力大小為2.73×103ND.電動機輸出功率為9.1×103WC規(guī)律總結(jié)

分層演練——拿高分練真題·明考向1.(命題角度1)(多選)(2022廣東卷)如圖所示,載有防疫物資的無人駕駛小車,在水平MN段以恒定功率200W、速度5m/s勻速行駛,在斜坡PQ段以恒定功率570W、速度2m/s勻速行駛。已知小車總質(zhì)量為50kg,lMN=lPQ=20m,PQ段的傾角為30°,重力加速度g取10m/s2,不計空氣阻力。下列說法正確的有(

)A.從M到N,小車牽引力大小為40NB.從M到N,小車克服摩擦力做功800JC.從P到Q,小車重力勢能增加1×104JD.從P到Q,小車克服摩擦力做功700JABD解析

小車從M到N,根據(jù)P1=F1v1,解得F1=40

N,選項A正確。從M到N,小車克服摩擦力做功Wf=W1=F1lMN=800

J,選項B正確。從P到Q,小車重力勢能增加ΔEp=mgxsin

θ=5

000

J,選項C錯誤。從P到Q,牽引力所做功為W2=

=5

700

J,重力勢能增加量為5

000

J,動能不變,根據(jù)功能關(guān)系,小車克服摩擦力做功為700

J,選項D正確。2.(命題角度2)(2023山東卷)《天工開物》中記載了古人借助水力使用高轉(zhuǎn)筒車往稻田里引水的場景。引水過程簡化如下:兩個半徑均為R的水輪,以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動。水筒在筒車上均勻排布,單位長度上有n個,與水輪間無相對滑動。每個水筒離開水面時裝有質(zhì)量為m的水,其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻田。當?shù)氐闹亓铀俣葹間,則筒車對灌入稻田的水做功的功率為(

)B解析

由題知,水筒在筒車上均勻排布,單位長度上有n個,且每個水筒離開水面時裝有質(zhì)量為m的水,其中的60%被輸送到高出水面H處灌入稻田,則水輪轉(zhuǎn)一圈灌入農(nóng)田的水的總質(zhì)量為m總=2πRnm×60%=1.2πRnm,水輪轉(zhuǎn)一圈灌入稻田的水克服重力做的功W=1.2πRnmgH,筒車對灌入稻田的水做功練模擬·提能力(命題角度2)(多選)(2023廣東深圳福田模擬)如圖是某大學科研小組在某次深海探測結(jié)束后,利用牽引汽車將深海探測器M從海面起吊上岸的過程簡化圖,不計滑輪摩擦和繩子質(zhì)量,在牽引汽車以速度v勻速向左運動的過程中,下列說法正確的是(

)A.探測器M的速率與牽引汽車的速率相等B.探測器M的速率為vcosθC.牽引汽車的牽引功率保持不變D.繩的拉力的功率逐漸增大BD解析

設(shè)繩子與水平方向夾角為θ

,探測器M與牽引汽車通過繩子連接,兩者沿繩子的速率相等,可知探測器的速率vM=vcos

θ,A錯誤,B正確;當θ接近90°時,拉力接近豎直向下,牽引力的功率接近0,隨著汽車的前進,繩子與水平方向夾角θ逐漸減小,當θ接近0時,拉力接近探測器M的重力,拉力的功率接近mgv,因此拉力的功率逐漸增大,C錯誤,D正確?？键c二動能定理的理解及應用分層突破——明要點命題角度1用動能定理求變力做功先求動能變化,然后確定合力的功或各功的代數(shù)和,再根據(jù)動能定理求某個變力的功。命題角度2動能定理在圖像問題中的應用(1)首先看清楚所給圖像的種類(如v-t圖像、F-x圖像、Ek-x圖像等)。(2)挖掘圖像信息——利用面積或斜率求出需要的物理量,必要時依據(jù)動能定理列式求解。命題角度3動能定理在多過程和往復運動問題中的應用

(1)建立運動模型。(2)抓住運動過程之間運動參量的聯(lián)系。(3)分階段或全過程列式計算。(4)對于選定的研究過程,只考慮初、末位置而不用考慮中間過程。受力和運動分析

注意摩擦力做功特點

深化拓展應用動能定理解題應注意的三個問題(1)動能定理往往用于單個物體的運動過程,由于不涉及加速度及時間,比動力學研究方法要簡捷。(2)動能定理表達式是一個標量式,在某個方向上應用動能定理是沒有依據(jù)的。(3)物體在某個運動過程中包含幾個運動性質(zhì)不同的小過程(如加速、減速的過程),此時可以分段考慮,也可以對全過程考慮,但若能對整個過程利用動能定理列式則可使問題簡化。典例剖析例2

(命題角度3)某遙控賽車軌道如圖所示,賽車從起點A出發(fā),沿擺放在水平地面上的直軌道AB運動L=10m后,從B點進入半徑R=0.1m的光滑豎直圓軌道,經(jīng)過一個完整的圓周后進入粗糙的、長度可調(diào)的、傾角θ=30°的斜直軌道CD,最后在D點速度方向變?yōu)樗胶箫w出(不考慮經(jīng)過軌道中C、D兩點的機械能損失)。已知賽車質(zhì)量m=0.1kg,可看成質(zhì)點,通電后賽車以額定功率P=1.5W工作,賽車與AB軌道、CD軌道間的動摩擦因數(shù)分別為μ1=0.3和μ2=,重力加速度g取10m/s2。(1)求賽車恰好能過圓軌道最高點O時的速度v0的大小。(2)若要求賽車能沿圓軌道做完整的圓周運動,求賽車通電的最短時間。(3)已知賽車在水平直軌道AB上運動時一直處于通電狀態(tài)且最后階段以恒定速率運動,進入圓軌道后關(guān)閉電源,選擇CD軌道至合適的長度,可使賽車從D點飛出后落地的水平位移最大,求此最大水平位移,并求出此時CD軌道的長度。解題指導審題:讀取題干獲取信息光滑豎直圓軌道豎直圓軌道沒有摩擦力最后在D點速度方向變?yōu)樗胶箫w出從D點向右做平拋運動賽車以額定功率P=1.5

W工作以恒定功率運動,牽引力做功可求賽車與AB軌道、CD軌道間的動摩擦因數(shù)分別為μ1=0.3和μ2=兩段摩擦力可求恰好能過圓軌道最高點O時的速度重力完全提供向心力的臨界狀態(tài)選擇CD軌道至合適的長度,可使賽車從D點飛出后落地的水平位移最大需要建立函數(shù)關(guān)系,求極值破題:1.確定賽車為研究對象,明確運動過程,從“恰好能過圓軌道最高點O時的速度”入手,求出臨界速度。2.賽車共受到牽引力、摩擦力、重力、地面及軌道的彈力,其中牽引力做正功,摩擦力和重力做負功,彈力不做功;賽車在A點速度為0,在O點速度為第(1)問結(jié)果v0,由動能表達式算出對應動能;按照W=ΔEk,即等號左邊為各力做功的代數(shù)和,等號右邊為末動能減初動能,列方程,求出通電時間。3.賽車在最后過程做勻速運動,牽引力與滑動摩擦力平衡,設(shè)CD軌道的長度為l,平拋水平位移為x,應用平拋運動規(guī)律和動能定理列方程,寫出函數(shù)關(guān)系求解。解析

(1)小球恰好在最高點O只受到重力,重力提供向心力,即mg=代入數(shù)據(jù)可得v0=1

m/s。(2)由(1)小題可知,若要賽車做完整圓周運動,即小車到達O點的速度至少為1

m/s,賽車從開始運動到O點的全過程,由動能定理得(3)賽車在最后過程做勻速運動,牽引力與滑動摩擦力平衡,其速度大小為

規(guī)律總結(jié)應用動能定理解題的思維流程分層演練——拿高分練真題·明考向1.(命題角度2)(多選)(2023全國新課標卷)一質(zhì)量為1kg的物體在水平拉力的作用下,由靜止開始在水平地面上沿x軸運動,出發(fā)點為x軸零點,拉力做的功W與物體坐標x的關(guān)系如圖所示。物體與水平地面間的動摩擦因數(shù)為0.4,重力加速度大小取10m/s2。下列說法正確的是(

)A.在x=1m時,拉力的功率為6WB.在x=4m時,物體的動能為2JC.從x=0運動到x=2m,物體克服摩擦力做的功為8JD.從x=0運動到x=4m的過程中,物體的動量最大為2kg·m/sBC2.(命題角度3)(2022浙江1月選考)如圖所示,處于豎直平面內(nèi)的一探究裝置,由傾角α=37°的光滑直軌道AB、圓心為O1的半圓形光滑軌道BCD、圓心為O2的半圓形光滑細圓管軌道DEF、傾角也為37°的粗糙直軌道FG組成,B、D和F為軌道間的相切點,彈性板垂直軌道固定在G點(與B點等高),B、O1、D、O2和F點處于同一直線上。已知可視為質(zhì)點的滑塊質(zhì)量m=0.1kg,軌道BCD和DEF的半徑R=0.15m,軌道AB長度lAB=3m,滑塊與軌道FG間的動摩擦因數(shù)μ=,滑塊與彈性板作用后,以等大速度彈回,g取10m/s2,sin37°=0.6,cos37°=0.8。滑塊開始時均從軌道AB上某點由靜止釋放。(1)若釋放點距B點的長度l=0.7m,求滑塊到最低點C時軌道對其支持力FN的大小。(2)設(shè)釋放點距B點的長度為lx,求滑塊第一次經(jīng)F點時的速度v與lx之間的關(guān)系式。(3)若滑塊最終靜止在軌道FG的中點,求釋放點距B點長度lx的值?；瑝K能過最高點時一定能到F點,則恰到最高點時,由動能定理可得mglxsin

37°-(3Rcos

37°+R)mg=0解得lx=0.85

m故滑塊要能過F點,則0.85

m≤lx≤3

m。練模擬·提能力(命題角度1)(多選)(2023山東德州聯(lián)考)如圖所示,水平放置的光滑桌面中心開有光滑的小孔,輕質(zhì)細繩穿過小孔,一端連接質(zhì)量為m的小球,另一端連接總質(zhì)量為8m的漏斗(其中細沙的質(zhì)量為7m),小球在軌道1上做勻速圓周運動。某時刻起,漏斗內(nèi)細沙緩慢流出而漏斗緩慢上升,漏斗內(nèi)細沙全部流出時漏斗上升的高度為h,之后小球在軌道2上做勻速圓周運動,整個過程中小球在任意相等時間內(nèi)掃過的面積相等,重力加速度大小為g,下列說法正確的是(

)A.小球在單位時間內(nèi)掃過的面積為B.小球在軌道1上運動時的動能為4mghC.小球在軌道2上運動時的動能為3mghD.此過程中細繩對漏斗做的功為2mghAB考點三機械能守恒定律的理解及應用分層突破——明要點命題角度1單個物體的機械能守恒(1)公式:E1=E2,ΔEk=-ΔEp。(2)隔離法分析單個物體的受力情況,利用機械能守恒定律列式求解。只有重力做功

命題角度2多個物體系統(tǒng)機械能守恒(1)適用條件:只有重力和系統(tǒng)內(nèi)彈力做功。(2)一般用“轉(zhuǎn)化觀點:ΔEp=-ΔEk”或“轉(zhuǎn)移觀點:ΔEA增=ΔEB減”列方程求解。明確牽連物體間速度和位移的關(guān)系

深化拓展機械能守恒定律應用中的“三選取”(1)研究對象的選取研究對象的選取是解題的首要環(huán)節(jié),有的問題選單個物體(實際為一個物體與地球組成的系統(tǒng))為研究對象,有的選幾個物體組成的系統(tǒng)為研究對象,如圖所示,單選物體A機械能減少不守恒,但由物體A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒。(2)研究過程的選取研究對象的運動過程分幾個階段,有的階段機械能守恒,而有的階段機械能不守恒,因此在應用機械能守恒定律解題時要注意過程的選取。(3)機械能守恒表達式的選?、偈睾阌^點:Ek1+Ep1=Ek2+Ep2。(需選取參考面)②轉(zhuǎn)化觀點:ΔEp=-ΔEk。(不需選取參考面)③轉(zhuǎn)移觀點:ΔEA增=ΔEB減。(不需選取參考面)典例剖析例3

(命題角度2)如圖所示,長度為3l的輕桿一端固定一質(zhì)量為m的小球,另一端連接固定在天花板上的轉(zhuǎn)軸O,輕桿可以在豎直平面內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。小球通過與O等高的定滑輪用足夠長的輕繩連接一物塊,滑輪與轉(zhuǎn)軸相距5l,用手將小球緩慢放下,當桿與繩垂直時撒手,系統(tǒng)恰能平衡。忽略一切摩擦,重力加速度為g,sin53°=0.8,cos53°=0.6。(1)求物塊的質(zhì)量。(2)將小球從圖中水平位置釋放,當桿與繩垂直時,求小球的速度和桿對小球的拉力。(3)在(2)的條件下,通過計算說明桿是否能運動到豎直位置。解析

(1)當桿與繩垂直時,受力分析如圖所示根據(jù)幾何關(guān)系得根據(jù)平衡條件得F2=mgcos

53°=m物g解得m物=0.6m。(2)設(shè)小球下降的高度為h,小球的速度為v,桿與繩垂直時,物塊速度與小球速度大小相等,如圖所示小球下降的高度h=3lsin

θ=2.4l物塊上升的高度h'=3ltan

θ-2l=2l整個系統(tǒng)機械能守恒小球的重力分解如圖所示根據(jù)牛頓第二定律得解得F=1.3mg。

(3)假設(shè)小球可以到達豎直位置,則小球下降的高度為3l,物塊上升的高度為規(guī)律總結(jié)應用機械能守恒定律解題的基本思路分層演練——拿高分練真題·明考向1.(命題角度1)(2022全國乙卷)固定于豎直平面內(nèi)的光滑大圓環(huán)上套有一個小環(huán)。小環(huán)從大圓環(huán)頂端P點由靜止開始自由下滑,在下滑過程中,小環(huán)的速率正比于(

)A.它滑過的弧長B.它下降的高度C.它到P點的距離D.它與P點的連線掃過的面積C2.(命題角度1)(多選)(2023湖南卷)如圖所示,固定在豎直面內(nèi)的光滑軌道ABC由直線段AB和圓弧段BC組成,兩段相切于B點,AB段與水平面夾角為θ,BC段圓心為O,最高點為C,A與C的高度差等于圓弧軌道的直徑2R。小球從A點以初速度v0沖上軌道,能沿軌道運動恰好到達C點,下列說法正確的是(

)A.小球從B到C的過程中,對軌道的壓力逐漸增大B.小球從A到C的過程中,重力的功率始終保持不變C.小球的初速度v0=D.若小球初速度v0增大,小球有可能從B點脫離軌道AD練模擬·提能力1.(命題角度1)(2023湖北高三聯(lián)考)如圖甲所示,一根質(zhì)量為m、長度為L的均勻柔軟細繩置于光滑水平桌面上,繩子右端恰好處于桌子邊緣,桌面離地面足夠高。由于擾動,繩從靜止開始沿桌邊下滑。當繩下落的長度為x時,加速度大小為a,繩轉(zhuǎn)折處O點的拉力大小為F,桌面剩余繩的動能為Ek、動量為p,如圖乙所示。則從初態(tài)到繩全部離開桌面的過程中,下列說法正確的是(

)D2.(命題角度2)(2023山東泰安高三統(tǒng)考)如圖所示,半徑為R的光滑圓環(huán)固定在豎直面內(nèi),圓環(huán)的圓心O的正上方B點固定一定滑輪,B點的左側(cè)再固定一定滑輪,輕質(zhì)細線跨過兩個滑輪,一端連接質(zhì)量為m的物塊,另一端連接質(zhì)量也為m的小球,小球套在圓環(huán)上,從圓環(huán)上的A點由靜止開始釋放,OA與豎直方向的夾角為53°,且AB正好沿圓環(huán)的切線方向,不計一切摩擦,不計滑輪、小球以及物塊的大小,重力加速度為g,sin53°=0.8,cos53°=0.6,求:(1)小球釋放瞬間的加速度大小;(2)小球運動到P點(OB與圓環(huán)的交點)時的速度大小。解析

(1)小球釋放的瞬間,小球和物塊的加速度大小相等,設(shè)加速度大小為a,細線的拉力大小為F,對小球分析有F-mgsin

53°=ma對物塊分析有mg-F=ma(2)小球從A運動到P,物塊下降的高度為h=lAB-lBP由于小球由A運動到P點時,細線與小球的速度v垂直,則小球沿繩子方向的分速度為0,由關(guān)聯(lián)速度可知物塊的速度為0,小球和物塊組成的系統(tǒng)機械能守恒,則有考點四功能關(guān)系與能量守恒定律的理解及應用分層突破——明要點命題角度1功能關(guān)系

命題角度2能量守恒定律(1)當涉及摩擦力做功,機械能不守恒時,一般應用能量守恒定律。(2)確定初、末狀態(tài),分析狀態(tài)變化過程中的能量變化,利用ΔE減=ΔE增列式求解。典例剖析例4

(命題角度1、2)(2021山東卷改編)如圖所示,三個質(zhì)量均為m的小物塊A、B、C,放置在水平地面上,A緊靠豎直墻壁,一勁度系數(shù)為k的輕彈簧將A、B連接,C緊靠B,開始時彈簧處于原長,A、B、C均靜止?，F(xiàn)給C施加一水平向左、大小為F的恒力,使B、C一起向左運動,當速度為零時,立即撤去恒力,一段時間后A離開墻壁,最終三物塊都停止運動。已知A、B、C與地面間的滑動摩擦力大小均為Ff,最大靜摩擦力等于滑動摩擦力,彈簧始終在彈性限度內(nèi)。(彈簧的彈性勢能可表示為,k為彈簧的勁度系數(shù),x為彈簧的形變量)(1)求B、C向左移動的最大距離x0和B、C分離時B的動能Ek。(2)為保證A能離開墻壁,求恒力的最小值Fmin。(3)若三物塊都停止時B、C間的距離為xBC,從B、C分離到B停止運動的整個過程,B克服彈簧彈力做的功為W,通過推導比較W與FfxBC的大小。解析

(1)從開始到B、C向左移動到最大距離的過程中,以B、C和彈簧為研究對象,由功能關(guān)系得彈簧恢復原長時B、C分離,從彈簧最短到B、C分離,以B、C和彈簧為研究對象,由能量守恒得(2)當A剛要離開墻時,設(shè)彈簧的伸長量為x,以A為研究對象,由平衡條件得kx=Ff若A剛要離開墻壁時B的速度恰好等于零,這種情況下恒力最小,從彈簧恢復原長到A剛要離開墻壁的過程中,以B和彈簧為研究對象,由能量守恒得(3)從B、C分離到B停止運動,設(shè)B的路程為xB,C的位移為xC,以B為研究對象,由動能定理得-W-FfxB=0-Ek以C為研究對象,由動能定理得-FfxC=0-EkB、C的運動關(guān)系有xB>xC-xBC聯(lián)立可得W<FfxBC。規(guī)律總結(jié)應用功能關(guān)系和能量守恒定律“三注意”(1)分清是什么力做功,并且分析該力做正功還是做負功;根據(jù)功能之間的對應關(guān)系,確定能量之間的轉(zhuǎn)化情況。(2)可以根據(jù)能量之間的轉(zhuǎn)化情況,確定是什么力做功,尤其可以方便計算變力做功的多少。(3)功能關(guān)系反映了做功和能量轉(zhuǎn)化之間的對應關(guān)系,功是能量轉(zhuǎn)化的量度和原因,在不同問題中的具體表現(xiàn)不同。分層演練——拿高分練真題·明考向1.(命題角度1)(多選)(2023全國乙卷)如圖所示,一質(zhì)量為m'、長為l的木板靜止在光滑水平桌面上,另一質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點)從木板上的左端以速度v0開始運動。已知物塊與木板間的滑動摩擦力大小為Ff,當物塊從木板右端離開時(

)A.木板的動能一定等于FflB.木板的動能一定小于FflBD解析

設(shè)物塊滑上木板t0時間后離開木板,在這段時間內(nèi)物塊在摩擦力的作用下做勻減速直線運動,木板在摩擦力的作用下做勻加速直線運動,它們這段時間內(nèi)的v-t圖像如圖所示,AB為物塊的v-t圖像,OC為木板的v-t圖像。結(jié)合題意可知梯形OABC的面積表示木板長度l,三角形OCD的面積表示木板的位移,由圖可知S△OCD<S梯OABC,則木板的位移x1<l。梯形OABD的面積表示物塊的位移,

由圖可知S梯OABD>S梯OABC,則物塊的位移x2>l。此過程中對木板由動能定理得Ffx1=Ek1-0,所以當物塊從右端離開木板時木板的動能2.(命題角度1、2)(2021全國甲卷)如圖所示,一傾角為θ的光滑斜面上有50個減速帶(圖中未完全畫出),相鄰減速帶間的距離均為d,減速帶的寬度遠小于d;一質(zhì)量為m的無動力小車(可視為質(zhì)點)從距第一個減速帶L處由靜止釋放。已知小車通過減速帶損失的機械能與到達減速帶時的速度有關(guān)。觀察發(fā)現(xiàn),小車通過第30個減速帶后,在相鄰減速帶間的平均速度均相同。小車通過第50個減速帶后立刻進入與斜面光滑連接的水平地面,繼續(xù)滑行距離s后停下。已知小車與地面間的動摩擦因數(shù)為μ,重力加速度大小為g。(1)求小車通過第30個減速帶后,經(jīng)過每一個減速帶時損失的機械能;(2)求小車通過前30個減速帶的過程中在每一個減速帶上平均損失的機械能;(3)若小車在前30個減速帶上平均每一個損失的機械能大于之后每一個減速帶上損失的機械能,則L應滿足什么條件解析

(1)第30個后,兩相鄰減速帶間平均速度相同,即經(jīng)過每兩個減速帶的距離d、初速度v0、末速度vt都相同,可推出在每相鄰減速帶間,因重力做功獲得的動能等于過每個減速帶時損失的能量。則有第30個減速帶后,經(jīng)過每一個減速帶時損失的機械能ΔE1=mgdsin

θ。(2)小車通過前30個減速帶的過程中,根據(jù)能量守恒定律,重力勢能的減少量等于動能的增加量與經(jīng)過減速帶損失的機械能之和小車通過第50個減速帶后立刻進入與斜面光滑連接的水平地面,繼續(xù)滑行距離s后停下。根據(jù)動能定理前30個減速帶的過程中在每一個減速帶上平均損失的機械能

(3)小車在前30個減速帶上平均每一個損失的機械能大于之后每一個減速帶上損失的機械能ΔE2'>ΔE1聯(lián)立以上各式解得練模擬·提能力1.(命題角度1)(2023廣東肇慶高三階段考試)已知一架質(zhì)量為2.5kg的無人機從地面由靜止豎直上升3m后懸停,該過程中無人機所受阻力(不包括重力)的大小恒為5N,重力加速度g取10m/s2,則該過程中(

)A.無人機所受的合力做正功B.無人機動力系統(tǒng)做的功為75JC.無人機的機械能減少了15JD.無人機的重力勢能增加了75JD解析

無人機從地面由靜止豎直上升3

m后懸停,可知無人機先做加速運動后做減速運動直到速度為零,因此無人機在該過程中,所受合力方向先向上后向下直到等于零,所以無人機所受的合力先做正功后做負功,A錯誤;由動能定理可得W-(mg+Ff)h=0,代入數(shù)據(jù)解得W=(mg+Ff)h=(2.5×10+5)×3

J=90

J,無人機動力系統(tǒng)做的功為90

J,B錯誤;

無人機從地面由靜止豎直上升3

m后懸停,在整個運動過程中,無人機動力系統(tǒng)做功使無人機的機械能增加,增加量為ΔE=mgh=2.5×10×3

J=75

J,C錯誤;無人機的重力做負功,重力勢能增加,則有ΔEp=mgh=2.5×10×3

J=75

J,即重力勢能增加了75

J,D正確。2.(命題角度1、2)(多選)(2023山東臨沂高三期中)如圖所示,絕緣粗糙斜面體固定在水平地面上,斜面所在空間存在平行于斜面向上的勻強電場,電場強度為E,輕彈簧一端固定在斜面頂端,另一端連接一不計質(zhì)量的絕緣薄板。一帶正電的滑塊,從斜面上的P點處由靜止釋放后,沿斜面向上運動,并能壓縮彈簧至R點(圖中未標出),然后返回。則(

)A.滑塊從P點運動到R點的過程中,其機械能增量等于靜電力與彈簧彈力做功之和B.滑塊從P點運動到R點的過程中,電勢能的減少量大于重力勢能和彈簧彈性勢能的增加量之和C.滑塊返回能到達的最低位置在P點的上方D.滑塊最終停下時,克服摩擦力所做的功等于電勢能的減少量與重力勢能增加量之差BC解析

除重力外還有靜電力、彈簧彈力與摩擦力對滑塊做功,由功能關(guān)系知其機械能的增量等于靜電力、彈簧彈力與摩擦力做功之和,A錯誤;從P點運動到R點,滑塊動能增量為0,重力勢能增加,彈簧彈性勢能增加,電勢能減少,還有摩擦產(chǎn)生熱量,由能量守恒知電勢能的減少量大于重力勢能和彈簧彈性勢能的增加量之和,B正確;由動能定理知,在滑塊上升過程中(qE-mgsin

θ-μmgcos

θ)x-W彈=0,下滑過程中(-qE+mgsin

θ-μmgcos

θ)x'+W彈=0,可下來時彈簧必處于壓縮狀態(tài),故滑塊最終停下時,克服摩擦力所做的功小于電勢能的減少量與重力勢能增加量之差,D錯誤。3突破熱考命題經(jīng)典物理模型:牽連體系統(tǒng)模型模型建構(gòu)求解這類問題的關(guān)鍵是找出兩物體的速度關(guān)系,按兩物體連接方式和速度關(guān)系一般可分為如下三種:共速率模型分清兩物體位移大小與高度變化關(guān)系考向分析高考試題中,常常出現(xiàn)兩個由輕繩或輕桿連接在一起的物體所組成的連接體系統(tǒng),用以考查運動的合成與分解、機械能守恒定律或功能關(guān)系。案例探究例題

如圖所示,質(zhì)量均為m的A、B兩個小球通過繞在定滑輪上的輕繩相連,A球套在光滑的固定豎直桿上。把A球從與定滑輪等高的P1處由靜止釋放,運動到P處時,輕繩與豎直桿之間的夾角為53°,此時A球的速度是v,B球沒有與定滑輪相碰。已知重力加速度為g,sin53°=0.8,cos53°=0.6,則下列說法正確的是(

)A.在此過程中A球的機械能增加C角度拓展(多選)如圖所示,滑塊a、b的質(zhì)量均為m,a套在固定豎直桿上,與光滑水平地面相距h,b放在地面上。a、b通過鉸鏈用剛性輕桿連接,由靜止開始運動。不計摩擦,a、b可視為質(zhì)點,重力加速度大小為g。則(

)A.a落地前,輕桿對b一直做正功B.a落地時速度大小為C.a下落過程中,其加速度大小始終不大于gD.a落地前,當a的機械能最小時,b對地面的壓力大小為mgBD解析

由題意知,系統(tǒng)機械能守恒。設(shè)某時刻a、b的速度分別為va、vb,此時