章末复习课知识体系[答案填写]①W为正②W＝0③W为负④12m v2⑤mgh⑥初、末位置⑦12m v22－12m v21主题一动能定理在多过程中的应用1．分段应用动能定理时，将复杂的过程分割成一个个子过程，对每个子过程的做功情况和初、末动能进行分析，然后针对每个子过程应用动能定理列式，然后联立求解．2．全程应用动能定理时，分析整个过程中出现过的各力的做功情况，分析每个力的做功，确定整个过程中合外力做的总功，然后确定整个过程的初、末动能，针对整个过程利用动能定理列式求解．当题目不涉及中间量时，选择全程应用动能定理更简单、更方便．【例1】如图所示，MNP为竖直面内一固定轨道，其圆弧段MN与水平段NP相切于N，P端固定一竖直挡板．M相对于N的高度为h，NP长度为s.一物块从M端由静止开始沿轨道下滑，与挡板发生一次完全弹性碰撞(碰撞后物块速度大小不变，方向相反)后停止在水平轨道上某处．若在MN段的摩擦可忽略不计，物块与NP段轨道间的动摩擦因数为μ，求物块停止的地方距N点的距离的可能值．解析：设物块的质量为m，在水平轨道上滑行的总路程为s′，则物块从开始下滑到停止在水平轨道上的过程中，由动能定理得mgh －μmgs′＝0.解得s′＝h μ.第一种可能：物块与挡板碰撞后，在到达N前停止，则物块停止的位置距N点的距离d＝2s－s′＝2s－h μ.第二种可能：物块与挡板碰撞后，可再一次滑上光滑圆弧轨道，然后滑下，在水平轨道上停止，则物块停止的位置距N点的距离为d＝s′－2s＝hμ－2s.所以物块停止的位置距N点的距离可能为2s－hμ或hμ－2s.答案：2s－hμ或hμ－2s针对训练1.如图所示，质量为m的钢珠从高出地面h处由静止自由下落，落到地面进入沙坑h10停止，则：(1)钢珠在沙坑中受到的平均阻力是重力的多少倍？(2)若让钢珠进入沙坑h8，则钢珠开始时的动能应为多少(设钢珠在沙坑中所受平均阻力大小不随深度改变)?解析：(1)取钢珠为研究对象，对它的整个运动过程，由动能定理得W＝W F＋W G＝ΔE k＝0.则重力的功W G＝1110mgh，阻力的功W F＝－110F f h，代入得1110mgh－110F f h＝0，故有F fmg＝11，即所求倍数为11.(2)设钢珠开始时的动能为E k，则对钢珠的整个运动过程，由动能定理得W ＝W F ＋W G ＝ΔE k ，进一步展开为9mgh 8－F f h8＝－E k ，得E k ＝mgh4.答案：(1)11 (2)mgh4主题二 功能关系的理解和应用1．几种常见功能关系的理解．(1)明确研究对象，研究对象是一个物体或是几个物体组成的系统．(2)隔离研究对象，分析哪些力对它做功，它的哪些能量发生变化．(3)根据能量的变化类型确定用哪一类功能关系去求解． (4)根据相应的功能关系列方程、求解．【例2】 如图所示，在光滑水平地面上放置质量M ＝2 kg 的长木板，木板上表面与固定的光滑弧面相切．一质量m ＝1 kg 的小滑块自弧面上高h 处由静止自由滑下，在木板上滑行t ＝1 s 后，滑块和木板以共同速度v ＝1 m/s 匀速运动，g 取10 m/s 2.求：(1)滑块与木板间的摩擦力大小F f ； (2)滑块下滑的高度h ；(3)滑块与木板相对滑动过程中产生的热量Q . 解析：(1)对木板：F f ＝Ma 1， 由运动学公式，有v ＝a 1t ， 解得F f ＝2 N.(2)对滑块：－F f ＝ma 2.设滑块滑上木板时的速度是v 0， 则v －v 0＝a 2t ，v 0＝3 m/s.由机械能守恒定律有mgh ＝12m v 20，h ＝v 202g ＝322×10m ＝0.45 m.(3)根据功能关系有：Q ＝12m v 20－12(M ＋m )v 2＝12×1×32J －12×(1＋2)×12 J ＝3 J.答案：(1)2 N (2)0.45 m (3)3 J针对训练2．(2014·广东卷)如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦．在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A．缓冲器的机械能守恒B．摩擦力做功消耗机械能C．垫板的动能全部转化为内能D．弹簧的弹性势能全部转化为动能解析：在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中，有摩擦力做功，消耗机械能，缓冲器的机械能不守恒，A项错误、B项正确；在弹簧压缩的过程中，有部分动能转化成了弹簧的弹性势能，并没有全部转化为内能，C项错误；在弹簧压缩的过程中，是部分动能转化成了弹簧的弹性势能，而不是弹簧的弹性势能全部转化为动能，D项错误．答案：B【统揽考情】本章的基本概念和基本规律较多，体现了利用功能观点分析问题的思路，该部分内容是高考的重点和热点．既有本章的单独考查，也有与电场、磁场的综合考查．高考命题的热点主要集中在动能定理的综合应用上，功能关系的综合应用每年必考，并且分值较多，大约在20分．高考题型有选择题，有综合计算题，也有实验题．【真题例析】(2015·课标全国Ⅱ卷)(多选)如图，滑块a、b的质量均为m，a套在固定竖直杆上，与光滑水平地面相距h，b放在地面上，a、b通过铰链用刚性轻杆连接，由静止开始运动．不计摩擦，a、b可视为质点，重力加速度大小为g，则()A．a落地前，轻杆对b一直做正功B．a落地时速度大小为2ghC．a下落过程中，其加速度大小始终不大于gD．a落地前，当a的机械能最小时，b对地面的压力大小为mg 解析：选b滑块为研究对象，b滑块的初速度为零，当a滑块落地时，a滑块没有在水平方向上的分速度，所以b滑块的末速度也为零，由此可得b滑块速度是先增大再减小，当b滑块速度减小时，轻杆对b一直做负功，A项错误；当a滑块落地时，b滑块的速度为零，由机械能守恒定律，可得a落地时速度大小为2gh，B项正确；当b 滑块速度减小时，轻杆对a、b都表现为拉力，拉力在竖直方向上有分力与a的重力合成，其加速度大小大于g，C项错误；a的机械能先减小再增大，当a的机械能最小时，轻杆对a、b的作用力均为零，故此时b对地面的压力大小为mg，D项正确．答案：BD针对训练(2014·课标全国Ⅱ卷)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W F1、W F2分别表示拉力F1、F2所做的功，W f 1、W f 2分别表示前后两次克服摩擦力所做的功，则( )A ．W F 2＞4W F 1，W f 2＞2W f 1B ．W F 2＞4W F 1，W f 2＝2W f 1C ．W F 2＜4W F 1，W f 2＝2W f 1D ．W F 2＜4W F 1，W f 2＜2W f 1解析：根据x ＝v2t 和W f ＝μmgx 可判断，两次克服摩擦力所做的功W f 2＝2W f 1.由动能定理得W F 1－W f 1＝12m v 2和W F 2－W f 2＝12m (2v )2，整理可判断W F 2＜4W F 1，故选项C 正确．答案：C1．(2015·四川卷)在同一位置以相同的速率把三个小球分别沿水平、斜向上、斜向下方向抛出，不计空气阻力，则落在同一水平地面时的速度大小( )A ．一样大B ．水平抛的最大C ．斜向上抛的最大D ．斜向下抛的最大解析：不计空气阻力的抛体运动，机械能守恒．故以相同的速率向不同的方向抛出落至同一水平地面时，物体速度的大小相等．故只有选项A 正确．答案：A2．(2015·福建卷)如图，在竖直平面内，滑道ABC 关于B 点对称，且A 、B 、C 三点在同一水平线上．若小滑块第一次由A 滑到C ，所用的时间为t 1，第二次由C 滑到A ，所用的时间为t 2，小滑块两次的初速度大小相同且运动过程始终沿着滑道滑行，小滑块与滑道的动摩擦因数恒定，则( )A ．t 1＜t 2B ．t 1＝t 2C ．t 1＞t 2D ．无法比较t 1、t 2的大小解析：在AB 段，根据牛顿第二定律mg －F N ＝m v 2R ，速度越大，滑块受支持力越小，摩擦力就越小，在BC 段，根据牛顿第二定律F N －mg ＝m v 2R ，速度越大，滑块受支持力越大，摩擦力就越大，由题意知从A 运动到C 相比从C 到A ，在AB 段速度较大，在BC 段速度较小，所以从A 到C 运动过程受摩擦力较小，用时短，所以A 正确．答案：A3．(多选)(2015·浙江卷)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3.0×104 kg ，设起飞过程中发动机的推力恒为1.0×105 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1.1×106 NB ．弹射器对舰载机所做的功为1.1×108 JC ．弹射器对舰载机做功的平均功率为8.8×107 WD ．舰载机在弹射过程中的加速度大小为32 m/s 2解析：由题可知，舰载机弹射过程的加速度为a ＝v 22x ＝8022×100m/s 2＝32 m/s 2，D 项正确；根据牛顿第二定律，0.8(F 发＋F 弹)＝ma ，求得弹射器的推力大小F 弹＝1.1×106 N ，A 项正确；弹射器对舰载机做的功为W ＝1.1×106×100 J ＝1.1×108 J ，B 项正确；弹射过程的时间t ＝v a ＝8032 s ＝2.5 s ，弹射器做功的平均功率P ＝Wt ＝4.4×107W ，C 项错误．答案：ABD4.(2015·天津卷)如图所示，固定的竖直光滑长杆上套有质量为m 的小圆环，圆环与水平状态的轻质弹簧一端连接，弹簧的另一端连接在墙上，且处于原长状态，现让圆环由静止开始下滑，已知弹簧原长为L ，圆环下滑到最大距离时弹簧的长度变为2L (未超过弹性限度)，则在圆环下滑到最大距离的过程中( )A ．圆环的机械能守恒B ．弹簧弹性势能变化了3mgLC ．圆环下滑到最大距离时，所受合力为零D ．圆环重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变解析：圆环下滑过程中，圆环动能、重力势能与弹簧弹性势能之和保持不变，故选项A 、D 错误；圆环从最高点(动能为零)到最低点(动能为零)，重力势能减少了mg （2L ）2－L 2＝3mgL, 根据机械能守恒，弹簧弹性势能增加了3mgL ，故选项B 正确；圆环由静止开始下滑到圆环下滑到最大距离过程中，先加速后减速，下滑到最大距离时，所受合力不为零，故选项C 错误．答案：B5.(2015·福建卷)如图，质量为M 的小车静止在光滑水平面上，小车AB 段是半径为R 的四分之一光滑圆弧轨道，BC 段是长为L 的粗糙水平轨道，两段轨道相切于B 点．一质量为m 的滑块在小车上从A 点由静止开始沿轨道滑下，重力加速度为g .(1)若固定小车，求滑块运动过程中对小车的最大压力．(2)若不固定小车，滑块仍从A 点由静止下滑，然后滑入BC 轨道，最后从C 点滑出小车．已知滑块质量m ＝M 2，在任一时刻滑块相对地面速度的水平分量是小车速度大小的2倍，滑块与轨道BC 间的动摩擦因数为μ，求：①滑块运动过程中，小车的最大速度大小v m ；②滑块从B 到C 运动过程中，小车的位移大小s .解析：(1)由于圆弧轨道光滑，滑块下滑过程机械能守恒，有mgR ＝12m v 2B . 滑块在B 点处，对小车的压力最大，由牛顿第二定律有N －mg ＝m v 2B R. 解得N ＝3mg .据牛顿第三定律可知N ′＝3mg .(2)①滑块滑到B 处时小车和滑块速度达到最大，由机械能守恒定律有mgR ＝12m (2v m )2＋12M v 2m， 解得v m ＝gR 3. ②设滑块的位移为s 1，由于任一时刻滑块水平分速度是小车速度的2倍，因此有2s ＝s 1，且s＋s1＝L，解得小车的位移大小s＝L 3.答案：(1)3mg(2)①gR3②L3。