2019-2020年高考物理二轮复习 题能演练 专题2 功和能 2.1 功、功率和动能定理（含解析）

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1、2019-2020年高考物理二轮复习题能演练专题2功和能2.1功、功率和动能定理（含解析）1．(xx·北京理综)如图所示，弹簧的一端固定，另一端连接一个物块，弹簧质量不计．物块(可视为质点)的质量为m，在水平桌面上沿x轴运动，与桌面间的动摩擦因数为μ.以弹簧原长时物块的位置为坐标原点O，当弹簧的伸长量为x时，物块所受弹簧弹力大小为F＝kx，k为常量．(1)请画出F随x变化的示意图；并根据Fx图象求物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中弹力所做的功．(2)物块由x1向右运动到x3，然后由x3返回到x2，在这个过程中，a．求弹力所做的功，并据此求弹性势能的变化量；b．求

2、滑动摩擦力所做的功，并与弹力做功比较，说明为什么不存在与摩擦力对应的“摩擦力势能”的概念．答案：(1)见解析图　－kx2　(2)a.kx－kxkx－kx　b．－μmg(2x3－x1－x2)　见解析解析：(1)Fx图象如图所示．物块沿x轴从O点运动到位置x的过程中，弹力做负功；Fx图线下的面积等于弹力做功大小．弹力做功WT＝－·kx·x＝－kx2.(2)a.物块由x1向右运动到x3的过程中，弹力做功WT1＝－·(kx1＋kx3)·(x3－x1)＝kx－kx物块由x3向左运动到x2的过程中，弹力做功WT2＝·(kx2＋kx3)·(x3－x2)＝kx－kx整个过程中，弹

3、力做功WT＝WT1＋WT2＝kx－kx弹性势能的变化量ΔEp＝－WT＝kx－kxb．整个过程中，摩擦力做功Wf＝－μmg(2x3－x1－x2)与弹力做功比较，弹力做功与x3无关，即与实际路径无关，只与始末位置有关，所以，我们可以定义一个由物体之间的相互作用力(弹力)和相对位置决定的能量——弹性势能．而摩擦力做功与x3有关，即与实际路径有关，所以，不可以定义与摩擦力对应的“摩擦力势能”．2.(xx·江苏单科)一转动装置如图所示，四根轻杆OA、OC、AB和CB与两小球及一小环通过铰链连接，轻杆长均为l，球和环的质量均为m，O端固定在竖直的轻质转轴上．套在转轴上的轻质弹

4、簧连接在O与小环之间，原长为L.装置静止时，弹簧长为L.转动该装置并缓慢增大转速，小环缓慢上升．弹簧始终在弹性限度内，忽略一切摩擦和空气阻力，重力加速度为g.求：(1)弹簧的劲度系数k；(2)AB杆中弹力为零时，装置转动的角速度ω0；(3)弹簧长度从L缓慢缩短为L的过程中，外界对转动装置所做的功W.答案：(1)　(2)　(3)mgL＋解析：(1)装置静止时，设OA、AB杆中的弹力分别为F1、T1，OA杆与转轴的夹角为θ1.小环受到弹簧的弹力F弹1＝k·小环受力平衡，F弹1＝mg＋2T1cosθ1小球受力平衡，F1cosθ1＋T1cosθ1＝mgF1sinθ1＝T1

5、sinθ1解得k＝.(2)设OA、AB杆中的弹力分别为F2、T2，OA杆与转轴的夹角为θ2，弹簧长度为x.小环受到弹簧的弹力F弹2＝k(x－L)小环受力平衡，F弹2＝mg，得x＝L对小球，F2cosθ2＝mgF2sinθ2＝mωlsinθ2且cosθ2＝解得ω0＝.(3)弹簧长度为L时，设OA、AB杆中的弹力分别为F3、T3，OA杆与弹簧的夹角为θ3.小环受到弹簧的弹力F弹3＝kL小环受力平衡，2T3cosθ3＝mg＋F弹3，且cosθ3＝对小球，F3cosθ3＝T3cosθ3＋mgF3sinθ3＋T3sinθ3＝mωlsinθ3解得ω3＝整个过程弹簧弹性势能变化

6、为零，则弹力做的功为零，由动能定理W－mg－2mg＝2×m(ω3lsinθ3)2解得W＝mgL＋.规律探寻　1．以上题目均以弹簧连接的系统为物理情景，是考查变力做功问题及能量转化问题极好的题材；考查的知识点有：弹力的计算，圆周运动、牛顿第二定律以及动能定理的应用．2．弹簧的弹力在弹性限度内与长度成正比，求解弹力做功的问题时除用动能定理外，还可用W＝x计算．[考题预测]　(多选)如图所示，劲度系数为k的轻弹簧的一端固定在墙上，另一端与置于水平面上质量为m的物体接触(未连接)，弹簧水平且无形变．用水平力F缓慢推动物体，在弹性限度内弹簧长度被压缩了x0，此时物体静止．撤

7、去F后，物体开始向左运动，运动的最大距离为4x0.物体与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.则(　　)A．撤去F后，物体先做匀加速运动，再做匀减速运动B．撤去F后，物体刚运动时的加速度大小为－μgC．物体做匀减速运动的时间为2D．物体开始向左运动到速度最大的过程中克服摩擦力做的功为μmg答案：BD解析：撤去F后，在物体离开弹簧的过程中，弹簧弹力是变力，物体先做变加速运动，离开弹簧之后做匀减速运动，选项A错误；刚开始时，由kx0－μmg＝ma可知，选项B正确；物体离开弹簧之后做匀减速运动，减速时间满足3x0＝，a1＝μg，则t＝，选项C错误；速度最大时合力为零

8、，此时弹簧