《2022年高三高考物理一轮复习错题集专题系列机械能.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年高三高考物理一轮复习错题集专题系列机械能.docx（23页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载机械能错题集一、主要内容 本章内容包括功、功率、动能、势能（包括重力势能和弹性势能）等基本概念,以动 能定理、重力做功的特点、重力做功与重力势能变化的关系及机械能守恒定律等基本规律；其中对于功的运算、功率的懂得、 做功与物体能量变化关系的懂得及机械能守恒定律的适用 条件是本章的重点内容；二、基本方法 本章中所涉及到的基本方法有：用矢量分解的方法处理恒力功的运算,这里既可以将 力矢量沿平行于物体位移方向和垂直于物体位移方向进行分解,也可以将物体的位移沿平行 于力的方向和垂直于力的方向进行分解,从而确定出恒力对物体的作用成效；对于
2、重力势能这种相对物理量, 可以通过奇妙的选取零势能面的方法,化；三、错解分析从而使有关重力势能的运算得以简在本章学问应用的过程中,初学者常犯的错误主要表现在：“ 先入为主” 导致解决问题的思路过于僵化, 如在运算功的问题中,一些同学一看到要运算功,就只想到 W= Fscos ,而不能将思路打开,从 W=Pt和 W= Et 等多条思路进行考虑；不留意物理规律的适用条件,导致乱套机械能守恒定律；例 1 如图 3-1 ,小物块位于光滑斜面上,斜面位于光滑水平地面上,在小物块沿斜面下滑的过程中,斜面对小物块的作用力A垂直于接触面,做功为零B垂直于接触面,做功不为零C不垂直于接触面,做功为零D不垂直于接
3、触面,做功不为零【错解】斜面对小物块的作用力是支持力,应与斜面垂直,由于支持力总与接触面垂直,所以支持力不做功；故 A 选项正确；【错解缘由】斜面固定时,物体沿斜面下滑时,支持力做功为零；受此题影响,有些人不加思索选 A；这反映出对力做功的本质不太懂得,没有从求功的根本方法来摸索,是形成错解的缘由；名师归纳总结 【分析解答】依据功的定义W=F scos 为了求斜面对小物块的支持力所做的功,应第 1 页,共 13 页找到小物块的位移；由于地面光滑, 物块与斜面体构成的系统在水平方向不受外力,在水平- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 方向系统动量守恒；学习必
4、备欢迎下载斜面体必初状态系统水平方向动量为零,当物块有水平向左的动量时,有水平向右的动量；由于 mM,就斜面体水平位移小于物块水平位移；依据图 3-2 上关系可以确定支持力与物块位移夹角大于 90 ,就斜面对物块做负功；应选 B；【评析】求解功的问题一般来说有两条思路；一是可以从定义动身；二是可以用功能关系； 如此题物块从斜面上滑下来时,削减的重力势能转化为物块的动能和斜面的动能,物块的机械能削减了,说明有外力对它做功；所以支持力做功；例 2 以 20m/s 的初速度,从地面竖直向上势出一物体,它上升的最大高度是 18m；假如物体在运动过程中所受阻力的大小不变,就物体在离地面多高处,物体的动能
5、与重力势能相等； g=10m/s 2 【错解】 以物体为讨论对象,画出运动草图 3-3 ,设物体上升到 h 高处动能与重力势能相等此过程中,重力阻力做功,据动能定量有物体上升的最大高度为 H 由式,解得 h=9.5m 【错解缘由】初看好像任何问题都没有,认真审题,问物全体离地面多高处,物体动能与重力势相等一般人第一是将问题变形为上升过程中什么位置动能与重力势能相等；而实际下落过程也有一处动能与重力势能相等；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载【分析解答】上升过程中的解同错解；设物体下落过程中经过距地
6、面h 处动能等于重力势能,运动草图如3-4 ；据动能定量解得 h=8.5m【评析】在此较复杂问题中,应留意不要显现漏解；比较好的方法就是逐段分析法；例 3 如图 35,木块 B 与水平桌面间的接触是光滑的,子弹A 沿水平方向射入木块后留在木块内, 将弹簧压缩到最短；现将子弹、木块和弹簧合在一起作讨论对象,就此系统在从子弹开头射入木块到弹簧压缩到最短的过程中A动量守恒,机械能守恒 B动量不守恒,机械能不守恒 C动量守恒,机械能不守恒 D动量不守恒,机械能守恒【错解】以子弹、木块和弹簧为讨论对象；由于系统处在光滑水平桌面上,所以系统水平方向不受外力,系统水平方向动量守恒；又因系统只有弹力做功,系统
7、机械能守恒；故A正确；【错解缘由】错解缘由有两个一是思维定势,一见光滑面就认为不受外力；二是规律 适用条件不清；【分析解答】以子弹、弹簧、木块为讨论对象,分析受力；在水平方向,弹簧被压缩 是由于受到外力, 所以系统水平方向动量不守恒；由于子弹射入木块过程,发生巨烈的摩擦,有摩擦力做功,系统机械能削减,也不守恒,故 B正确；现有一质量为 m的子弹以速度 例 4 如图 36,质量为 M的木块放在光滑水平面上,v0 射入木块中；设子弹在木块中所受阻力不变,大小为f ,且子弹未射穿木块；如子弹射入木块的深度为 D,就木块向前移动距离是多少？系统缺失的机械能是多少？【错解】（ 1）以木块和子弹组成的系统
8、为讨论对象；系统沿水平方向不受外力,所以沿水平方向动量守恒；设子弹和木块共同速度为v；据动量守恒有mv0=（Mm）v 解得 v=mv0名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载子弹射入木块过程中,摩擦力对子弹做负功fD1mv21mv0222摩擦力对木块做正功fs1Mv2f1mv 022 mv21将式代入式中求得2D2解得SMD2m（2）系统缺失的机械能 即为子弹缺失的功能【错解缘由】错解中错误缘由是对摩擦力对子弹做功的位移确定错误；子弹对地的 位移并不是 D,而 D打入深度是相对位移；而求解功中的位移都要
9、用对位置移；错解的错 误是对这一物理过程中能量的转换不清晰；子弹打入木块过程中,子弹动能削减并不等于系 统机械能削减量；由于子弹削减的功能有一部分转移为木块的动能,有一部转化为焦耳热；3 7；系统水【分析解答】以子弹、木块组成系统为讨论对象；画出运算草图,如图 平方向不受外力,故水平方向动量守恒；据动量守恒定律有 mv0=M+mv设 v0 方向为正 子弹打入木块到与木块有相同速度过程中摩擦力做功：名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 由运动草图可S 木=S 子学习必备欢迎下载-D 由式解得S木=mD0M+mV0 减为
10、V,同时木块的速度由【评析】子弹和木块相互作用过程中,子弹的速度由增加到 V；对于这样的一个过程,由于其间的相互作用力为恒力,所以我们可以从牛顿运动定律（即 f 使子弹和木块产生加速度,使它们速度发生变化）、能量观点、或动量观点三条不同的思路进行讨论和分析；类似这样的问题都可以采纳同样的思路；一般都要第一画好运动草图；例：如图 3-8 在光滑水平面上静止的长木板上,有一粗糙的小木块以 v0 沿木板滑行；情形与题中极其相像,只不过作用位置不同,但相互作用的物理过程完全一样；参考练习： 如图 3-9 一质量为 M、长为 l 的长方形木板 B放在光滑的水平地面上,在其右端放一质量为 m的小木块 A,
11、mM；现以地面为参考系,给 A 和 B 以大小相同,方向相反的初速度,使 A 开头向左运动,B 开头向右运动,但最终 A 刚好没有滑离 B 板；求小木块 A向左运动到达最远处（对地）离动身点的距离；名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备欢迎下载A 刚好没离 B 板,停在 B 板提示：留意分析物理过程；情形如图3-10 ；其中隐含条件的左端,意为此时A,B 无相对运动； A,B 作用力大小相等,但加速度不同,由于A 的加速度大,第一减为零,然后加速达到与B 同速；答案：S 1Mml4 M例 5以下说法正确选项 A
12、合外力对质点做的功为零,就质点的动能、动量都不变B合外力对质点施的冲量不为零,就质点动量必将转变,动能也肯定变C某质点受到合力不为零,其动量、动能都转变D某质点的动量、动能都转变,它所受到的合外力肯定不为零；【错解】错解一：由于合外力对质点做功为零,据功能定理有 E A=0,由于动能不变,所以速度 V不变,由此可知动量不变；故 A 正确；错解二： 由于合外力对质点施的冲量不为零,就质点动量必将转变,V转变, 动能也就转变；故 B正确；【错解缘由】形成上述错解的主要缘由是对速度和动量的矢量性不懂得；对矢量的变化也就显现懂得的偏差；矢量发生变化时,可以是大小转变,也可能是大小不转变,而方向转变；这
13、时变化量都不为零； 而动能就不同, 动能是标量, 变化就肯定是大小转变；所以 Ek=0只能说明大小转变；而动量变化量不为零就有可能是大小转变,也有可能是方向转变；【分析解答】此题正确选项为 D；由于合外力做功为零,据动能定理有 E k=0,动能没有变化, 说明速率无变化,但不能确定速度方向是否变化,也就不能推断出动量的变化量是否为零；故 A错；合外力对质点施冲量不为零, 依据动量定理知动量肯定变,这既可以是速度大小转变,也可能是速度方向改变；如是速度方向转变,就动能不变；故B 错；同理 C选项中合外力不为零,即是动量发生变化,但动能不肯定转变,C选项错； D选项中动量、动能转变,依据动量定量,
14、冲量肯定不为零,即合外力不为零；故 D正确；【评析】对于全盘确定或否定的判定,只要找出一反例即可判定；要证明它是正确的就要有充分的论据；名师归纳总结 例 6物体 m从倾角为 的固定的光滑斜面由静止开头下滑,斜面高为 h,当物体滑第 6 页,共 13 页至斜面底端,重力做功的瞬时功率为 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载【错解】错解一：由于斜面是光滑斜面,物体m受重力和支持；支持不做功,只有重力做功,所以机械能守恒；设底端势能为零,就有 mgh 1mv ；物体滑至底端速度为 22v 2 gh ；据瞬时功率 P=Fv,有 P= mg 2
15、gh ,应选 A；错解二：物体沿斜面做 v0=0 的匀加速运动 a=mgsina ；设滑究竟时间为 t ,由于L h,就 h 1at ,解得 2t 2 h2；重力功为 mgh,功率为sin sin 2 g sinW 1P mg 2 gh sin,应选 B；t 2【错解缘由】错解一中错误的缘由是没有留意到瞬时功率 P=Fvcos ；只有 Fv 同向时, 瞬时功率才能等于 Fv,而此题中重力与瞬时速度 V 不是同方向, 所以瞬时功率应留意乘上 F, v 夹角的余弦值；错解二中错误主要是对瞬时功率和平均功率的概念不清晰,将平均功率当成瞬时功率；【分析解答】由于光滑斜面,物体 m下滑过程中机械能守恒,
16、滑至底端时的瞬时速度为 v 2 gh ,据瞬时功率 P Fv cos；由图 3-11 可知, F、v 夹角 为 90-；就有滑至底端瞬时功率 P mg sin 2 gh ,故 C选项正确；【评析】求解功率问题第一应留意求解的是瞬时值仍是平均值；假如求瞬时值应留意普遍式 P=Fv cos（ 为 F,v 的夹角）当F,v 有夹角时,应留意从图中标明；例 7 一列火车由机车牵引沿水平轨道行使,经过时间 t ,其速度由 0 增大到 v；已知列车总质量为 M,机车功率 P 保持不变,列车所受阻力 f 为恒力；求：这段时间内列车通过的路程；【错解】以列车为讨论对象,水平方向受牵引力和阻力 f ；据 P=F
17、 V 可知牵引力名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载F=P v 设列车通过路程为s,据动能定理有vs；Ff s1Mv22将代入解得S2Mv3fvP【错解缘由】以上错解的缘由是对P=F v 的公式不懂得,在P肯定的情形下,随着的变化, F 是变化的；在中学阶段用功的定义式求功要求F 是恒力；【分析解答】 以列车为讨论对象, 列车水平方向受牵引力和阻力；设列车通过路程为据动能定理W FWf1Mv202由于列车功率肯定,据PW t可知牵引力的功率W FPtP 恒定时,据P=F V 可知 v 变化, F 就
18、会发生变化；牵动Ptfs1Mv22解得SPt1Mv2；2 f【评析】发动机的输出功率 F,a 变化；应对上述物理量随时间变化的规律有个定性的熟悉；下面通过图象给出定性名师归纳总结 规律；（见图3-12 所示）第 8 页,共 13 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 例 8如图 3-13 ,质量分别为学习必备欢迎下载A和 B,中间用轻质杆相连,在杆的m和 2m的两个小球中点 O处有一固定转动轴,把杆置于水平位置后释放,在 B 球顺时针摇摆到最低位置的过程中 A B球的重力势能削减,动能增加,B A球的重力势能增加,动能也增加,B球和地球组成的系统机械能守
19、恒 A 球和地球组成的系统机械能不守恒；C A球、 B球和地球组成的系统机械能守恒D A球、 B球和地球组成的系统机械不守恒【错解】 B 球下摆过程中受重力、杆的拉力作用；拉力不做功,只有重力做功,所以 B球重力势能削减,动能增加,机械能守恒,A 正确；同样道理 A球机械能守恒,B 错误,由于 A,B 系统外力只有重力做功,系统机械能守恒；故 C选项正确；【错解缘由】 B 球摆到最低位置过程中,重力势能削减动能的确增加,但不能由此确定机械能守恒； 错解中认为杆施的力沿杆方向,这是造成错解的直接缘由；杆施力的方向并不总指向沿杆的方向,此题中就是如此；杆对A,B 球既有沿杆的法向力,也有与杆垂直的
20、切向力；所以杆对A,B 球施的力都做功,A 球、B 球的机械能都不守恒；但A+B整体机械能守恒；【分析解答】 B球从水平位置下摆到最低点过程中,受重力和杆的作用力,杆的作用力方向待定；下摆过程中重力势能削减动能增加,但机械能是否守恒不确定；A 球在 B下摆过程中,重力势能增加,动能增加,机械能增加；由于A+B系统只有重力做功,系统机械能守恒, A球机械能增加,B 球机械能定削减；所以B,C选项正确；【评析】有些问题中杆施力是沿杆方向的,但不能由此定结论,只要杆施力就沿杆方向；此题中 A、B 球绕 O点转动,杆施力有切向力,也有法向力；其中法向力不做功；如图3-14 所示,杆对 B 球施的力对
21、B球的做负功；杆对 A 球做功为正值；A 球机械能增加, B 球机械能削减；名师归纳总结 例 9质量为 m的钢板与直立轻弹簧的上端连接,弹簧下端固定在地上；平稳时,弹第 9 页,共 13 页簧的压缩量为x 0,如图 3-15 所示；物块从钢板正对距离为3X0 的 A处自由落下,打在钢板上并马上与钢板一起向下运动,但不粘连, 它们到达最低点后又向上运动；已知物体质量也- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 为 m时,它们恰能回到学习必备欢迎下载OO点,如物块质量为2m,仍从 A 处自由落下,就物块与钢板回到点时,仍具有向上的速度,求物块向上运动到最高点与 O点
22、的距离；【错解】物块 m从 A处自由落下,就机械能守恒设钢板初位置重力势能为0,就O点,此时速度为0,运动过程中由于之后物块与钢板一起以v0 向下运动,然后返回只有重力和弹簧弹力做功,故机械能守恒；2m的物块仍从A 处落下到钢板初位置应有相同的速度v0,与钢板一起向下运动又返回机械能也守恒；返回到O点速度不为零,设为V就：由于 m物块与 2m物块在与钢板接触时,弹性势能之比2m物块与钢板一起过O点时, 弹簧弹力为0,两者有相同的加速度g；之后, 钢板由于被弹簧牵制,就加速度大于2g,两者分别, 2m物块从今位置以v 为初速竖直上抛上升距离hv22g由式 解得vgh 代入式解得h2x ；3【错解
23、缘由】这是一道综合性很强的题；错解中由于没有考虑物块与钢板碰撞之后速 度转变这一过程,而导致错误；另外在分析物块与钢板接触位置处,弹簧的弹性势能时,也 有相当多的人出错,两个错误都出时,会发觉无解； 这样有些人就返回用两次势能相等的结 果,但并未清晰相等的含义；名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载【分析解答】物块从3x0位置自由落下,与地球构成的系统机械能守恒；就有v0 为物块与钢板碰撞时的的速度；由于碰撞板短,内力远大于外力,钢板与物块间动 量守恒；设 v 1为两者碰撞后共同速 mv0=2mv1
24、 2 两者以 vl 向下运动恰返回 触位置弹性势能为 Ep,就O点,说明此位置速度为零；运动过程中机械能守恒；设接同理 2m物块与 m物块有相同的物理过程碰撞中动量守恒2mv0=3mv2O点速度不为零,设为v 就 4 所不同 2m与钢板碰撞返回由于两次碰撞时间极短,弹性形变未发生变化Ep=Ep 6 由于 2m物块与钢板过O点时弹力为零；两者加速度相同为g,之后钢板被弹簧牵制,就其加速度大于g,所以与物块分别,物块以v 竖直上抛；据运动学公式tv2v022as ,就由02 v2gh得hv2（7）2g【评析】此题考查了机械能守恒、动量守恒、能量转化的；守恒等多个学问点；是一个多运动过程的问题；关键
25、问题是分清晰每一个过程；建立过程的物理模型,找到相应解决问题的规律；弹簧类问题,画好位置草图至关重要；参考练习： 如图 3-16 所示劲度系数为 k1 的轻质弹簧分别与质量为 m1,m2的物体 1,2,栓接系数为 k 2的轻弹簧上端与物体 2 栓接,下端压在桌面上（不栓接）；整个系统处于平衡状态, 现施力将物体 1 缓慢地竖直上提, 直到下面那个弹簧的下端刚脱离桌面,在此过程中,物体 2 的重力势能增大了多少？物体1 的重力势能增大了多少？名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载提示：此题隐含的条件许
26、多,挖掘隐含条件是解题的前提；但之后,必需有位置变化 的情形图如图 3-17 ；才能确定 1, 2 上升的距离,请读者自行解答；例 10 如图 3-18 所示,轻质弹簧竖直放置在水平地面上,它的正上方有一金属块从 高处自由下落,从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中 A重力先做正功,后做负功 B弹力没有做正功 C金属块的动能最大时,弹力与重力相平稳 D金属块的动能为零时,弹簧的弹性势能最大；【错解】金属块自由下落,接触弹簧后开头减速,当重力等于弹力时,金属块速度为 零；所以从金属块自由下落到第一次速度为零的过程中重力始终做正功,故 A 错；而弹力一 直做负功所以 B 正确；由于金属块速度为零
27、时,重力与弹力相平稳,所以 C选项错；金属块 的动能为零时,弹力最大,所以形变最大,弹性势能最大；故 D正确；【错解缘由】 形成以上错解的缘由是对运动过程熟悉不清；对运动性质的判定不正确；金属块做加速仍是减速运动,要看合外力方向（即加速度方向）与速度方向的关系；【分析解答】要确定金属块的动能最大位置和动能为零时的情形,就要分析它的运动全过程；为了弄清运动性质,做好受力分析；可以从图3-19 看出运动过程中的情形；名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 13 页精选学习资料 - - - - - - - - - 学习必备 欢迎下载从图上可以看到在弹力Nmg时, a 的方向向下,
28、v 的方向向下,金属块做加速运动；当弹力 N等于重力 mg时, a=0 加速停止,此时速度最大；所以 C选项正确；弹力方向与位移方向始终反向,所以弹力没有做正功,B选项正确；重力方向始终与位移同方向,重力做正功,没有做负功,A选项错；速度为零时,恰是弹簧形变最大时,所以此时弹簧弹性势能最大,故 D正确；所以 B,C,D为正确选项；【评析】对于较为复杂的物理问题,认清物理过程,建立物情形是很重要的；做到这一点往往需画出受力图,运动草图, 这是应当具有的一种解决问题的才能；分析问题可以采用分析法和综合法；一般在考试过程中分析法用的更多；如此题A,B只要审题细致就可以解决；而 C,D就要用分析法；C选项中动能最大时,速率最大,速率最大就意味着它的变化率为零,即 a=0,加速度为零,即合外力为零,由于合外力为 mg-N,因此得 mg=N,D选项中动能为零, 即速率为零, 单方向运动时位移最大,即弹簧形变最大, 也就是弹性势能最大；此题中金属块和弹簧在肯定时间和范畴内做往复运动是一种简运振动；从简谐运动图象可以看出位移变化中速度的变化,以及能量的关系；名师归纳总结 - - - - - - -第 13 页,共 13 页