2018年高考物理模型专题03+阻力作用与能量耗散模型

一模型界定 本模型中主要归纳物体在摩擦力阻力或介质阻力作用下的运动过程中能量转化的规律,兼及一些运动学有问题. 二模型破解 (i)在物体单向直线运动过程中,大小不变的阻力引起的机械能(也可能包括匀强电场中带电体的电势能即机械能与电势能之和,下同)的变化量与物体动能的变化量成正比. 例1.如图所示，匀强电场水平向左，带正电物体沿绝缘水平板向右运动。经过A点时的动能为100J，到达B点时，动能减少了原来的4/5,减少的动能中有3/5转化为电势能，则该物体第二次经过B点时的动能大小为：　　A、4J; 　　　　B、6J, 　　　　C、8J, 　　　　D、12J. 【答案】A (ii)在物体往返运动过程中,大小不变的阻力引起的机械能的变化量与物体通过的路程成正比,即往返过程中位移大小相等,机械能的损失相同. 物体在往返过程中经历的时间不同,"往"阶段中平均速度大,所用时间少;比较的方法可利用平均速度、加速度或是利用速度图象. 例2.小球由地面竖直上抛，上升的最大高度为H，设所受阻力大小恒定，地面为零势能面。在上升至离地高度h处，小球的动能是势能的2倍，在下落至离高度h处，小球的势能是动能的2倍，则h等于（ ） （A）H/9 （B）2H/9 （C）3H/9 （D）4H/9 【答案】D (iii)在物体往返运动过程中,若阻力大小与物体的速率成正相关关系,则虽在往返过程中位移大小相等,机械能的损失不相同:"往"大于"返". 物体在往返过程中经历时间的定性关系仍是"往"小于"返". 例4.如图所示，一光滑平行金属轨道平面与水平面成θ角，两导轨上端用一电阻R相连，该装置处于匀强磁场中，磁场方向垂直轨道平面向上。质量为m的金属杆ab，以初速度v0从轨道底端向上滑行，滑行到某一高度h后又返回到底端。若运动过程中，金属杆保持与导轨垂直且接触良好，并不计轨道与金属杆ab的电阻及空气阻力，则（ ） A．上滑过程的时间比下滑过程长 B．金属杆ab返回到底端时速度大小仍为v0 C．上滑过程通过电阻R的电量与下滑过程一样多 D．上滑过程电流对电阻R所做的功比下滑过程多 【答案】CD 【解析】: 因滑动过程中有机械能转化为焦耳热，故金属杆ab返回到底端时速度大小应小于v0，则在上滑过程中的平均速度一定大于下滑过程中的平均速度，所用时间一定是上滑过程中较短，AB皆错误；由知C正确；电流对电阻所做功应等于克服安培力所做的功，在上滑与下滑经过同一位置时上滑时速度较大，电路中电流较大，杆的受安培力较大，则上滑中安培力做功较多，D正确。 (iv)物体运动过程中,摩擦阻力大小与压力成正比,而物体在沿弧形轨道运动时由于向心力而使压力与速率有关,进而也使摩擦阻力与物体的速率成正相关,引起物体运动过程中摩擦与物体的运动过程相关. 例5.一物块从如图所示的弧形轨道上的A点由静止开始滑下，由于轨道不光滑，它仅能滑到B点．由B点返回后，仅能滑到C点，已知A、B高度差为h1，B、C高度差为h2，则下列关系正确的是(　　) A．h1＝h2 B．h1

h2 D．h1、h2大小关系不确定 【答案】C (v)以物体运动过程中所经历的最低点为重力势能零点,物体在往返运动过程中,动能与重力势能相等的位置都不是在物体运动路径的中点:上升过程中在中点上方,下降过程中在中点下方. 例6.如图所示，一个滑雪运动员从左侧斜坡距离坡底8m处自由滑下，当下滑到距离坡底s1处时，动能和势能相等（以坡底为参考平面）；到坡底后运动员又靠惯性冲上斜坡（不计经过坡底时的机械能损失），当上滑到距离坡底s2处时，运动员的动能和势能又相等，上滑的最大距离为4m．关于这个过程，下列说法中正确的是 A．摩擦力对运动员所做的功等于运动员动能的变化 B．重力和摩擦力对运动员所做的总功等于运动员动能的变化 C．s1＜4m，s2＞2m D．s1＞4m，s2＜2m 【答案】BC (vi)在能量耗散过程中,物体损失的 ... ...