（微讲座 优化方案）2016年高三物理大一轮复习讲义 微讲座（五） 功能观点在解决实际问题中的应用

（微讲座 优化方案）2016年高三物理大一轮复习讲义 微讲座（五） 功能观点在解决实际问题中的应用内容摘要：

1、高中物理资源下载平台世昌的博客 (五) 功能观点在解决实际问题中的应用在新课程改革的形势下，高考命题加大了以生产、生活、科技为背景的试题比重，在实际问题中如何分析做功、分析能量的转化，体育运动中的应用(单选) 在 2014 年仁川亚运会体操决赛中，体操运动员用一只手抓住单杠，以单杠为轴，伸直的身体在空中旋转(做单臂大回环) 图中的她正位于头朝下、脚在最高点的位置若该运动员的质量为 m50 kg，g 取 10 m/略摩擦力和空气阻力，估算运动员在运动过程中其手臂受到的最大拉力至少为()A600 N B1 500 500 N D3 600 N解析为了能实现单臂大回环，在最高点时运动员身体的旋转速度 2、必须大于等于零运动到最低点时其手臂受到的拉力最大最高点速度为零对应着最低点拉力的最小值设运动员的重心到轴的距离(半径) 为 R，对运动员从最高点到最低点由机械能守恒定律有 R，在最低点，由牛顿第二定律有 Fmg，联立解得 F2 500 N，故 C 正确答案C名师点评 本题以单臂大回环为背景，考查竖直面内圆周运动的临界问题和机械能守恒定律，关键是正确建立竖直面内圆周运动的“杆”模型和将人看做质量集中在重心的质点模型某滑板爱好者在离地 h1.8 m 高的平台上滑行，如图所示，水平离开 A 点后落在水平地面的 B 点，其水平位移 m，由于着地时存在能量损失，着地后速度变为v4 m/s，并以此为初速度 3、沿水平地面滑行 m 后停止已知人与滑板的总质量m60 ：(1)人与滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力大小；(2)人与滑板离开平台时的水平初速度( 空气阻力忽略不计，g 取 10 m/解析(1)设滑板在水平地面滑行时受到的平均阻力为 据动能定理有F f 60 )人和滑板一起在空中做平抛运动，设初速度为 行时间为 t，根据平抛运动规律有高中物理资源下载平台世昌的博客 ，v 02hg v 0 m/s5 m/案(1)60 N(2)5 m/s名师点评 本题以滑板运动为背景，涉及平抛知识和动能定理，弄清这两个物理过程和情景，正确建立物理模型是解决问题的关键二、在生产科技中的应用(2015杭州调研)如图甲所 4、示，在圆形水池正上方，有一半径为 r 的圆形储水桶水桶底部有多个水平小孔，小孔喷出的水在水池中的落点离水池中心的距离为 R，水桶底部与水池水面之间的高度差是 水泵通过细水管将洒落的水重新抽回到高度差为 H 的水桶上方水泵由效率为 1 的太阳能电池板供电，电池板与水平面之间的夹角为 ，太阳光竖直向下照射(如图乙所示)，太阳光垂直照射时单位时间内单位面积的电池板接受的能量为 2，水泵出水口单位时间流出水的质量为 出水流的速度大小为 计水在细水管和空气中运动时所受的阻力 )求：(1)水从小孔喷出时的速度大小；(2)水泵的输出功率；(3)为了使水泵的工作能维持水面的高度不变，太阳能电池板面积的最小值 5、S.解析(1)水从小孔喷出时速度沿水平方向，只受重力作用，做平抛运动，设水喷出时的速度大小为 v，有Rrv )水泵做功，既改变水的势能，又改变水的动能由功能关系得Pm 012 20(3)考虑单位时间内的能量转化及利用效率，太阳能电池板接收的太阳能中的一部分转变成电能 能通过水泵将其中的部分转变成水的势能与动能 1 2m 00解得 S 12答案见解析高中物理资源下载平台世昌的博客 名师点评 把复杂问题简单化、实际问题模型化，是解决以生产、生活、科技为背景的试题的关键，也是考生应具备的能力之一(2014高考重庆卷)如图为 “嫦娥三号”探测器在月球上着陆最后阶段的示意图首先在发动机作用下，探测器受到 6、推力在距月面高度为 悬停(速度为 0，h 1 远小于月球半径) ；接着推力改变，探测器开始竖直下降，到达距月面高度为 的速度为 v；此后发动机关闭，探测器仅受重力下落至月面已知探测器总质量为 m(不包括燃料 )，地球和月球的半径比为 量比为 球表面附近的重力加速度为g，求：(1)月球表面附近的重力加速度大小及探测器刚接触月面时的速度大小；(2)从开始竖直下降到刚接触月面时，探测器机械能的变化解析(1)设地球的质量和半径分别为 M 和 R，月球的质量、半径和表面附近的重力加速度分别为 M、R和 g，探测器刚接触月面时的速度大小为 G 和 得 g 2 v v 22gh 2得 2)设机械能变化量为 7、E，动能变化量为 力势能变化量为 EE kE E m m 2 E mg(h1h 2)12 案见解析1(单选) 一蹦极运动员身系弹性蹦极绳从水平面上方的高台下落，到最低点时距水面还有数米距离假定空气阻力可忽略，运动员可视为质点，下列说法正确的是()A蹦极绳张紧后的下落过程中，运动员的加速度先增大后减小B运动员从下落到到达最低点前，速度先增大后减小C蹦极过程中，运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能不守恒D蹦极过程中，重力势能的改变量与弹性势能的改变量总是相等解析：选 mg知随 a 先减小，后增大，A 错误运动员先加速后减速， B 正确整个过程中运动员、地球和蹦极绳所组成的系统机械能守恒，C 错误 8、蹦极过程中，重力势能的改变量与弹性势能的改变量和动能的改变量之和总是相等，D 错误2(单选) 某同学以正常速度从一楼登上三楼，他登楼的功率最接近于()A5 W B50 00 W D5 000 须知道人的质量，可近似为 50 常登楼的速度约为 1 m/s，根据公式 P mg v，代入数据可估算人登楼的功率为，所以答案是 多选)2014 年 9 月 28 日，在仁川亚运会上，卡塔尔选手打破亚洲 100 米记录比赛高中物理资源下载平台世昌的博客 ，在发令枪响后，左脚迅速蹬离起跑器，在向前加速的同时提升身体重心如图所示，假设他的质量为 m，在起跑时前进的距离 x 内，重心升高量为 h，获得的速度为 v 9、，阻力做功为 W 阻 ，则在此过程中( )A运动员的机械能增加了 动员的机械能增加了 动员的重力做功为 WG动员自身做功 W 人 阻12解析：选 A 错误，B 正确；运动员的重12力对运动员做功为 错误；由动能定理得：W 人 W GW 阻 W 人 阻 W 人 阻 ，D 正确12 124起跳摸高是学生常进行的一项活动，李刚同学身高 m，质量 60 立时举手摸高能达到 m，在一次摸高测试中，他先弯曲两腿向下蹲，再用力蹬地起跳，从蹬地开始经 s 竖直跳离地面，设他蹬地的力大小恒为 1 050 N，其重心上升可视为匀变速直线运动，不计空气阻力，取 g10 m/s 2，求：(1)李刚同学摸高的最大高度； 10、(2)李刚同学从蹬地开始到跳离地面的过程中机械能的增加量解析：(1)李刚同学起跳蹬地过程中，受到重力和地面的弹力作用，向上做匀加速运动，设加速度为 据牛顿第二定律，对于起跳过程有 Fmg解得 .5 m/s 2经过 s，跳离地面时的速度 v1a 1 m/a2g 的匀减速直线运动，设上升的最大高度为 据运动学公式有v 221解得 h 0h 2mm m.(2)起跳过程中他的重心上升高度为0.6 1在此过程中，李刚同学重力势能的增加量为Ep360 270 1所以机械能的增加量为 EE pE k630 1)m (2)630 辽宁舰”上的舰载机的起飞若仅依靠自身喷气式高中物理资源下载平台世昌的博客 ，为此 11、一物理兴趣小组设计在航空母舰上安装电磁弹射器以缩短飞机起飞距离：如图所示，航空母舰的水平跑道总长 l180 m，其中电磁弹射器是一种长度为 20 m 的直线电机，这种直线电机从头至尾可以提供一个恒定的牵引力 一架质量为 m0 4 飞机，其喷气式发动机可以提供恒定的推力 F 推0 5 N考虑到飞机在起飞过程中受到的阻力与速度大小有关，假设在电磁弹射阶段的平均阻力为飞机重力的 ，在后一阶段的平均阻力为飞机重力的 飞机离舰起飞的速度 v100 m/s，航母处于静止状态，飞机可视为质点请计算( 计算结果均保留两位有效数字)：(1)飞机在后一阶段的加速度大小；(2)电磁弹射器的牵引力 F 牵 的大小；( 12、3)电磁弹射器输出效率可以达到 80%，则每弹射这样一架飞机电磁弹射器需要消耗多少能量。 解析：(1)设后一阶段飞机的加速度为 均阻力为 牛顿第二定律知F 推 f 2代入数值得 .0 m/s 2.(2)法一：由题意知电磁弹射阶段飞机的平均阻力为 推 lf 1l1f 2(ll 1) 牵 0 5 电磁弹射阶段飞机加速度为 速度为 均阻力为 v 2a 1l1，v 2v 2a 2(ll 1)21 21由牛顿第二定律知 F 牵 F 推 f 1联立并代入数值解得 F 牵 0 5 N.(3)电磁弹射器对飞机做功WF 牵 0 7 0 8 1)4.0 m/s 2(2)0 5 N(3)0 8 2015东北三校模拟)小军看到打桩机，对打桩机的工作原理产生了。