【热点强化突破-优化方案】2016届高三物理大一轮复习课件：热点强化突破图像问题

第五章机械能及其守恒定律热点强化突破图像问题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解题策略•(1)弄清图像斜率、截距、交点、拐点的物理意义。•(2)应用物理规律列出与图像对应的函数方程式，进而明确“图像与公式”、“图像与物体”间的关系，以便对有关物理问题作出准确判断。第五章机械能及其守恒定律分析图像问题时常见的误区•(1)没有看清纵、横坐标所表示的物理量及单位。•(2)不注意坐标原点是否从零开始。•(3)不清楚图线的点（拐点、交点）、斜率、截距、面积等的物理意义。•(4)忽视对物体的受力情况和运动情况的分析。第五章机械能及其守恒定律知识方法聚焦3．斜率图线上某点的斜率表示两物理量增量的比值，反映该点处一个量随另一个量变化的快慢．几种常见图象斜率的物理意义：(1)变速直线运动的x－t图象，纵坐标表示位移，横坐标表示时间，因此图线中某两点连线的斜率表示，图线上某一点切线的斜率表示；(2)v－t图线上两点连线的斜率和某点切线的斜率，分别表示和；(3)线圈的Φ－t图象(Φ为磁通量)，斜率表示；(4)恒力做功的W－l图象(l为恒力方向上的位移)，斜率表示的大小；平均速度瞬时速度平均加速度瞬时加速度感应电动势恒力本课时栏目开关知识方法聚集热点题型例析读题审题解题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3．(2012·天津·8)如图4甲所示，静止在水平地面上的物块A，受到水平向右的拉力F作用，F与作用时间t的关系如图乙所示，设物块与地面间的静摩擦力最大值fm与滑动摩擦力大小相等，则()图4A．0～t1时间内F的功率逐渐增大B．t2时刻物块A的加速度最大C．t2时刻后物块A做反向运动D．t3时刻物块A的动能最大本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3第五章机械能及其守恒定律解析在0～t1时间内物块A所受的合力为零，物块A处于静止状态，根据P＝Fv知，力F的功率为零，选项A错误；在t2时刻物块A受到的合力最大，根据牛顿第二定律知，此时物块A的加速度最大，选项B正确；物块A在t1～t2时间内做加速度增大的加速运动，在t2～t3时间内做加速度减小的加速运动并未反向运动，t3时刻，加速度等于零，速度最大，动能也最大，选项C错误，选项D正确．答案BD本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3第五章机械能及其守恒定律大显身手一滑块在水平地面上沿直线滑行，t＝0时其速度为1m/s.从此刻开始在滑块运动方向上再施加一水平作用力F，力F和滑块的速度v随时间的变化规律分别如图12a和图b所示．设在第1秒内、第2秒内、第3秒内力F对滑块做的功分别为W1、W2、W3，则以下关系式正确的是()图12学案14本学案栏目开关考题1考题2考题3审题模板第五章机械能及其守恒定律A．W1＝W2＝W3B．W1W2W3C．W1W3W2D．W1＝W2W3解析由v－t图象可知第1秒内、第2秒内、第3秒内的力和位移均为正方向，x1＝v02t＝12m，x2＝v02t＝12m，x3＝v0t＝1m，F1＝1N，F2＝3N，F3＝2NW1＝F1x1＝12J，W2＝F2x2＝32J，W3＝F3x3＝2J所以W1W2W3.答案B学案14学案14学案14本学案栏目开关考题1考题2考题3审题模板第五章机械能及其守恒定律2．如图6所示，质量为m的滑块从斜面底端以平行于斜面的初速度v0冲上固定斜面，沿斜面上升的最大高度为H.已知斜面倾角为α，斜面与滑块间的动摩擦因数为μ，且μtanα，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取斜面底端为零势能面，则能表示滑块在斜面上运动的机械能E、动能Ek、势能Ep与上升高度h之间关系的图象是()图6学案14本学案栏目开关考题1考题2考题3审题模板第五章机械能及其守恒定律解析重力势能的变化仅仅与重力做功有关，随高度h的增大，重力势能增大，选项A错误．机械能的变化仅与重力和系统内弹力之外的其他力做功有关，上滑过程有－Ffhsinα＝E－E0，即E＝E0－Ffhsinα；下滑过程有－Ff2H－hsinα＝E′－E0，即E′＝E0－2FfHsinα＋Ffhsinα，故上滑和下滑过程的E－h图线均为直线，选项B错误．动能的变化与合外力做功有关，学案14本学案栏目开关考题1考题2考题3审题模板第五章机械能及其守恒定律考题1对图象物理意义的考查例1(14分)小军看到打桩机，对打桩机的工作原理产生了兴趣．他构建了一个打桩机的简易模型，如图1甲所示．他设想，用恒定大小的拉力F拉动绳端B，使物体从A点(与钉子接触处)由静止开始运动，上升一段高度后撤去F，物体运动到最高点后自由下落并撞击钉子，将钉子打入一定深度．按此模型分析，若物体质量m＝1kg，上升了1m高度时撤去拉力，撤去拉力前物体的动能Ek与上升高度h的关系图象如图乙所示．(g取10m/s2，不计空气阻力)本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3第五章机械能及其守恒定律图1(1)求物体上升到0.4m高度处F的瞬时功率．(2)若物体撞击钉子后瞬间弹起，且使其不再落下，钉子获得20J的动能向下运动．钉子总长为10cm.撞击前插入部分可以忽略，不计钉子重力．已知钉子在插入过程中所受阻力Ff与深度x的关系图象如图丙所示，求钉子能够插入的最大深度．审题突破①在拉力F的作用下，物体的动能增加，由动能定理可求F的大小．②钉子所受阻力Ff与深度x成正比，可用平均力Ff求阻力的功．本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3第五章机械能及其守恒定律解析(1)撤去F前，根据动能定理，有(F－mg)h＝Ek－0(2分)由题图乙得，斜率为k＝F－mg＝20N(1分)得F＝30N(1分)又由题图乙得，h＝0.4m时，Ek＝8J，则v＝4m/s(2分)PF＝Fv＝120W(1分)本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3第五章机械能及其守恒定律(2)碰撞后，对钉子，有－Ffx′＝0－Ek′(2分)已知Ek′＝20JFf＝k′x′2(2分)又由题图丙得k′＝105N/m(1分)解得：x′＝0.02m(2分)答案(1)120W(2)0.02m本学案栏目开关考题1考题4考题2考题3第五章机械能及其守恒定律•为减少二氧化碳排放，我市已推出新型节能环保电动车．在检测某款电动车性能的实验中，质量为8×102kg的电动车由静止开始沿平直公路行驶，达到的最大速度为15m/s，利用传感器测得此过程中不同时刻电动车的牵引力F与对应的速度v，并描绘出如图3所示的F—v(1)图象(图中AB、BO均为直线)，假设电动车行驶中所受阻力恒为车重的0.05倍，重力加速度取10m/s2.则()．第五章机械能及其守恒定律图3A．该车起动后，先做匀加速运动，然后做匀速运动B．该车起动后，先做匀加速运动、然后做加速度减小的加速运动，接着做匀速运动C．该车做匀加速运动的时间是1.2sD．该车加速度为0.25m/s2时，动能是4×104J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