2019-2020届 高考物理 二轮复习 能量流动分析 全集专题练习（PDF）【含答案】

第十一讲：能量流动分析（上） ——功、动能定理和势能定理 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 一、功 【例 1】如图所示，质量为 m 的小球用长 L 的细线悬挂而静止在竖直位置。 在下列三种情况下，分别用水平拉力 F 将小球拉到细线与竖直方向成θ 角的 位置。在此过程中，拉力 F 做的功各是多少？⑴用 F 缓慢地拉；⑵F 为恒力； ⑶若 F 为恒力，而且拉到该位置时小球的速度刚好为零。可供选择的答案有 A． cosFL B． sinFL C．  cos1FL D．  cos1mgL 二、动能定理 【例 2】如图所示，游乐列车由许多节车厢组成。列车全长为 L，圆形轨道半径为 R，（R 远 大于一节车厢的高度 h 和长度 l，但 L>2πR）。已知列车的车轮是卡在导轨上的光滑槽中只 能使列车沿着圆周运动而不能脱轨。试问：列车在水平轨道上应具有多大初速度 V0，才能 使列车通过圆形轨道？ 三、势能定理 【例 3】物体间万有引力场中具有的势能叫做引力势能。取两物体相距无穷远时的引力势能 为零，一个质量为 的质点距离质量为 M0 的引力源中心为 时。其引力势能 （式中 G 为引力常数），一颗质地为 的人造地球卫星以圆形轨道环绕地 球飞行，已知地球的质量为 M，由于受高空稀薄空气的阻力作用。卫星的圆轨道半径从 逐 渐减小到 。若在这个过程中空气阻力做功为 ，则在下面约会出的 的四个表达式中 正确的是：（ ） A． B． C． D． 0m 0r 0 00 r mGM E p  m 1r 2r fW fW        21 11 rr GMmW f        12 11 2 rr GMm W f        21 11 3 rr GMm W f        12 11 3 rr GMm W f V0 R θ m L F 【例 4】有一个竖直固定在地面的透气圆筒，筒中有一劲度为 k 的轻弹簧，其下端固定，上 端连接一质量为 m 的薄滑块，圆筒内壁涂有一层新型智能材料——ER 流体，它对滑块的阻 力可调。起初，滑块静止，ER 流体对其阻力为 0，弹簧的长度为 L。现有一质量也为 m 的物 体从距地面 2L 处自由落下，与滑块碰撞后粘在一起向下运动。为保证滑块做匀减速运动， 且下移距离为 2mg k 时速度减为 0，ER 流体对滑块的阻力须随滑块下移而变。试求（忽略空 气阻力）： （1）下落物体与滑块碰撞过程中系统损失的机械能； （2）滑块下移距离 d 时 ER 流体对滑块阻力的大小。 （3）已知弹簧的弹性势能的表达式为 21 2 PE kx （式中 k 为弹簧劲度系数，x 为弹簧 的伸长或压缩量），试求：两物体碰撞后粘在一起向下运动 2mg k 距离，速度减为零的过程 中，ER 流体对滑块的阻力所做的功。 2L L m m 参考答案 1. （1）D，W 拉＝mgL（1－cosθ ） （2）B，W 拉=FLsinθ （3）BD 2. 解析：列车开上圆轨道时速度开始减慢，当整个圆轨道上都挤满了一节节车厢时，列车 速度达到最小值 V，此最小速度一直保持到最后一节车厢进入圆轨道，然后列车开始加速。 由于轨道光滑，列车机械能守恒，设单位长列车的质量为 λ，则有： gRRLVLV .2. 2 1 2 1 22 0   要使列车能通过圆形轨道，则必有 V>0，解得 L g RV  20  3. B 4. 解析： （1）设物体下落末速度为 v0，由机械能守恒定律 2 0 1 2 mgL mv ① 得 0 2v gL ……（2 分） 设碰后共同速度为 v1，由动量守恒定律 2mv1=mv0 ② 得 1 1 2 2 v gL ……（2 分） 碰撞过程中系统损失的机械能 2 2 1 0 1 1 1 2 2 2 2 E m v mv mgL       ……（2 分） （2）设加速度大小为 a，有 212ax v ③ ……（2 分） （得 8 kL a m  ） 设弹簧弹力为 FN，ER 流体对滑块的阻力