物理2018屆高考新課標(biāo)版一輪復(fù)習(xí)配套打包老師搜集

第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律知識(shí)點(diǎn)一

功能關(guān)系功是

能量轉(zhuǎn)化

的量度，即做了多少功就有多少

能量

發(fā)生了轉(zhuǎn)化.做功的過(guò)程一定伴隨著

能量的轉(zhuǎn)化

，而且能量的轉(zhuǎn)化

必須通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn).知識(shí)點(diǎn)二

能量守恒定律內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空

產(chǎn)生

，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式

轉(zhuǎn)化

為另一種形式，或者從一個(gè)物體

轉(zhuǎn)移

到另一個(gè)物體，在

轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移

的過(guò)程中，能量的總量

保持不變

.適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中

普遍適應(yīng)

的一條規(guī)律.3.表達(dá)式E

初＝E

末，初狀態(tài)各種能量的

總和

等于末狀態(tài)各種能量的

總和

.ΔE增＝ΔE減，增加的那些能量的增加量等于減少的那些能量的減少量.(5)滑動(dòng)摩擦力做功時(shí)，一定會(huì)引起機(jī)械能的轉(zhuǎn)化.(6)一個(gè)物體的能量增加，必定有別的物體能量減少.())(1)力對(duì)物體做了多少功，物體就具有多少能.

(

×

)能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過(guò)程中，其總量會(huì)不斷減少.

(

×

)在物體機(jī)械能減少的過(guò)程中，動(dòng)能有可能是增大的.(

√

)(4)既然能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過(guò)程中是守恒的，故沒(méi)有必要節(jié)約能源.

(

×

)(

√√功能關(guān)系的應(yīng)用BA.重力做功2mgR3B.合力做功4mgR1C.克服摩擦力做功2mgRD.機(jī)械能減少2mgR[解析]小球能通過(guò)

B

點(diǎn)，在

B

點(diǎn)速度

v

滿足

mg＋1

g2mv23＝m

R

，解得

v＝

2gR，從

P

到

B

過(guò)程，重力做功等于重力1

3勢(shì)能減小量為mgR，動(dòng)能增加量為2mv2＝4mgR，合力做功等于動(dòng)能增加量3mgR，機(jī)械能減少量為mgR－34mgR4

4＝1mgR，克1服摩擦力做功等于機(jī)械能的減少量4mgR，故只有B

選項(xiàng)正確.兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng).若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中(CD

)A.兩滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒B.重力對(duì)M

做的功等于M

動(dòng)能的增加C.輕繩對(duì)m

做的功等于m

機(jī)械能的增加D.兩滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能損失等于M

克服摩擦力做的功解析：兩滑塊釋放后，M

下滑、m

上滑，摩擦力對(duì)M

做負(fù)功，系統(tǒng)的機(jī)械能減小，減小的機(jī)械能等于M

克服摩擦力做的功，選項(xiàng)A

錯(cuò)誤，D

正確.除重力對(duì)滑塊M

做正功外，還有摩擦力和繩的拉力對(duì)滑塊M

做負(fù)功，選項(xiàng)B

錯(cuò)誤.繩的拉力對(duì)滑塊m

做正功，滑塊m

機(jī)械能增加，且增加的機(jī)械能等于拉力做的功，選項(xiàng)C

正確.功能關(guān)系的應(yīng)用技巧運(yùn)用功能關(guān)系解題時(shí)，應(yīng)弄清楚重力或彈力做什么功，合外力做什么功，除重力、彈力外的力做什么功，從而判斷重力勢(shì)能或彈性勢(shì)能、動(dòng)能、機(jī)械能的變化.摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化1.靜摩擦力做功(1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功.(2)相互作用的一對(duì)靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零.(3)靜摩擦力做功時(shí)，只有機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)移，不會(huì)轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.2.滑動(dòng)摩擦力做功的特點(diǎn)(1)滑動(dòng)摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功.(2)相互間存在滑動(dòng)摩擦力的系統(tǒng)內(nèi)，一對(duì)滑動(dòng)摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能效果：①機(jī)械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；②有一部分機(jī)械能在相互摩擦的物體間轉(zhuǎn)移，另外一部分轉(zhuǎn)化為內(nèi)能.(3)摩擦生熱的計(jì)算：Q＝Ffx

相對(duì)，其中x相對(duì)為相互摩擦的兩個(gè)物體間的相對(duì)路程.現(xiàn)將一個(gè)可以視為質(zhì)點(diǎn)的物塊分別從三個(gè)木板的頂端由靜止釋放，并沿斜面下滑到底端，物塊與木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ

均相同.在這三個(gè)過(guò)程中，下列說(shuō)法不正確的是

)沿著1

和2

下滑到底端時(shí)，物塊的速度不同，沿著2

和3

下滑到底端時(shí)，物塊的速度相同沿著1

下滑到底端時(shí)，物塊的速度最大物塊沿著3

下滑到底端的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量是最多的物塊沿著1

和2

下滑到底端的過(guò)程中，產(chǎn)生的熱量是一樣多的(

A[解析]

設(shè)

1、2、3木板與地面的夾角分別為

θ1、θ2、θ3，木板長(zhǎng)分別為

l1、l2、l3，當(dāng)物塊沿木板

1

下滑時(shí)，由動(dòng)能定理1

1

12有mgh

－μmgl

cos

θ

＝1mv21－0；當(dāng)物塊沿木板2

下滑時(shí)，由2

2

22動(dòng)能定理有

mgh

－μmgl

cos

θ

＝1

v22－0，又

h

>h

，l

cos

θm1

2

1

1＝l2cos

θ2，可得v1>v2；當(dāng)物塊沿木板3

下滑時(shí)，由動(dòng)能定理3

3

322

3

2

2

3

3有mgh

－μmgl

cos

θ

＝1mv23－0，又h

＝h

，l

cos

θ

<l

cos

θ

，可得

v2>v3，故

A

錯(cuò)，B

對(duì).三個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生的熱量分別為

Q1＝μmgl1cos

θ1，Q2＝μmgl2cos

θ2，Q3＝μmgl3cos

θ3，則Q1＝Q2<Q3，故C、D

對(duì).應(yīng)選A.C第一階段摩擦力對(duì)物體做正功，第二階段摩擦力對(duì)物體不做功第一階段摩擦力對(duì)物體做的功等于第一階段物體動(dòng)能的增加量第一階段物體和傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱等于第一階段物體機(jī)械能的增加量物體從底端到頂端全過(guò)程機(jī)械能的增加量大于全過(guò)程摩擦力對(duì)物體所做的功[解析]

對(duì)物體受力分析知，其在兩個(gè)階段所受摩擦力方向都沿斜面向上，與其運(yùn)動(dòng)方向相同，摩擦力對(duì)物體都做正功，A

錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理知，外力做的總功等于物體動(dòng)能的增加量，B

錯(cuò)誤；物體機(jī)械能的增加量等于摩擦力對(duì)物體所做的功，D錯(cuò)誤；設(shè)第一階段運(yùn)動(dòng)時(shí)間為t，傳送帶速度為v，對(duì)物體：x1＝v2t，對(duì)傳送帶：x1′＝vt，摩擦產(chǎn)生的熱Q＝Ffx

相對(duì)＝Ff(x1′1－x

)＝Ff·2tvv

，機(jī)械能增加量

ΔE＝F

·x

＝F

·

t，所以

Q＝ΔE，Cf

1 f

2正確.BD21

1A.上述過(guò)程中，F(xiàn)

做功大小為mv21＋2Mv22B.其他條件不變的情況下，M

越大，s

越小C.其他條件不變的情況下，F(xiàn)

越大，滑塊到達(dá)右端所用時(shí)間越長(zhǎng)D.其他條件不變的情況下，F(xiàn)f越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多[解析]由牛頓第二定律得：Ff＝Ma1，F(xiàn)－Ff＝ma2，又L＝121a

t

－

a12

2

22

2t

，s＝

a

t

，其他條件不變的情況下，M

越大，a2

1

1

1越小，t

越小，s

越?。籉

越大，a2

越大，t

越??；由Q＝FfL

可知，F(xiàn)f

越大，滑塊與木板間產(chǎn)生的熱量越多，故B、D

正確，C錯(cuò)誤；力F

做的功還有一部分轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)熱量Q，故A

錯(cuò)誤.求解相對(duì)滑動(dòng)過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題的思路正確分析物體的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，做好受力分析.利用運(yùn)動(dòng)學(xué)公式，結(jié)合牛頓第二定律分析物體的速度關(guān)系及位移關(guān)系.公式Q＝Ff·x相對(duì)中x相對(duì)為兩接觸物體間的相對(duì)位移，若物體在傳送帶上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，則x

相對(duì)為總的相對(duì)路程.能量守恒定律及應(yīng)用1.對(duì)能量守恒定律的理解轉(zhuǎn)化：某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等.轉(zhuǎn)移：某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量相等.現(xiàn)讓小球自C

點(diǎn)由靜止釋放，小球在B、D

間某點(diǎn)靜止，在小球滑到最低點(diǎn)的整個(gè)過(guò)程中，關(guān)于小球的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能，下列說(shuō)法正確的是

(

)A.小球的動(dòng)能與重力勢(shì)能之和保持不變B.小球的動(dòng)能與重力勢(shì)能之和先增大后減小

C.小球的動(dòng)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和保持不變D.小球的重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和保持不變B[解析]小球與彈簧組成的系統(tǒng)在整個(gè)過(guò)程中，機(jī)械能守恒.彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)彈性勢(shì)能為零，小球從C

點(diǎn)到最低點(diǎn)的過(guò)程中，彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大，所以小球的動(dòng)能與重力勢(shì)能之和先增大后減小，A

項(xiàng)錯(cuò)誤，B

項(xiàng)正確；小球的重力勢(shì)能不斷減小，所以小球的動(dòng)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和不斷增大，

C項(xiàng)錯(cuò)誤；小球的初、末動(dòng)能均為零，所以上述過(guò)程中小球的動(dòng)能先增大后減小，所以小球的重力勢(shì)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和先減小后增大，D

項(xiàng)錯(cuò)誤.現(xiàn)給A、B

一初速度v0＝3

m/s，使A

開(kāi)始沿斜面向下運(yùn)動(dòng)，B

向上運(yùn)動(dòng)，物體A

將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到C

點(diǎn).已知重力加速度取g＝10

m/s2，不計(jì)空氣阻力，整個(gè)過(guò)程中，輕繩始終處于伸直狀態(tài)，求：物體A

向下運(yùn)動(dòng)剛到C

點(diǎn)時(shí)的速度大??；彈簧的最大壓縮量；

(3)彈簧的最大彈性勢(shì)能.[解題指導(dǎo)]

(1)系統(tǒng)從開(kāi)始到

C

點(diǎn)的過(guò)程中，由于摩擦力做負(fù)功，機(jī)械能減少.物體A壓縮彈簧到最低點(diǎn)又恰好彈回C點(diǎn)，系統(tǒng)勢(shì)能不變，動(dòng)能全部克服摩擦力做功.物體A在壓縮彈簧過(guò)程中，系統(tǒng)重力勢(shì)能不變，動(dòng)能一部分克服摩擦力做功，一部分轉(zhuǎn)化為彈性勢(shì)能.[解析]

(1)物體

A

向下運(yùn)動(dòng)剛到

C

點(diǎn)的過(guò)程中，對(duì)

A、B組成的系統(tǒng)應(yīng)用能量守恒定律可得：2201

1μ·2mg·cos

θ·L＝

·3mv

－2·3mv2＋2mgLsin

θ－mgL可解得v＝2

m/s.(2)以A、B

組成的系統(tǒng)，在物體A

將彈簧壓縮到最大壓縮量，又返回到C點(diǎn)的過(guò)程中，系統(tǒng)動(dòng)能的減少量等于因摩擦產(chǎn)生的熱量即：1

3mv2－0＝μ·2mgcos

θ·2x2·其中x為彈簧的最大壓縮量解得x＝0.4

m.(3)設(shè)彈簧的最大彈性勢(shì)能為Epm由能量守恒定律可得：1·3mv2＋2mgxsin

θ－mgx＝μ·2mgcos

θ·x＋Epm2解得Epm＝6

J.[答案]

(1)2

m/s (2)0.4

m (3)6

J對(duì)于能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，可以從以下兩方面來(lái)理解：(1)能量有多種不同的形式，且不同形式的能可以相互轉(zhuǎn)化.(2)不同形式的能之間的轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的，即做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程，做了多少功就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化，即功是能量轉(zhuǎn)化的量度.C彈簧的彈性勢(shì)能增加了10

J滑塊的動(dòng)能增加了10

J滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加了10

JD.滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒解析：拉力F

做功的同時(shí)，彈簧伸長(zhǎng)，彈性勢(shì)能增大，滑塊向右加速，滑塊動(dòng)能增加，由功能關(guān)系可知，拉力做的功等于滑塊的動(dòng)能與彈簧彈性勢(shì)能的增加量之和，C

正確，A、B、D

均錯(cuò)誤.2.[功能關(guān)系的應(yīng)用]韓曉鵬是我國(guó)首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)員.他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對(duì)他做功

1

900 J，他克服阻力做功

100

J.韓曉鵬在此過(guò)程中(

C

)動(dòng)能增加了1

900

J動(dòng)能增加了2

000

J重力勢(shì)能減小了1

900

J重力勢(shì)能減小了2

000

J解析：根據(jù)動(dòng)能定理，物體動(dòng)能的增量等于物體所受所有力做功的代數(shù)和，即增加的動(dòng)能為

ΔEk＝WG＋Wf＝1

900

J－100

J＝1

800

J，A、B

項(xiàng)錯(cuò)誤；重力做功與重力勢(shì)能改變量的關(guān)系為WG＝－ΔEp，即重力勢(shì)能減少了1

900

J，C

項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤.ABA.機(jī)械能損失了mghB.動(dòng)能損失了2mgh2mghC.動(dòng)能損失了12mghD.機(jī)械能損失了1解析：由物體做勻減速直線運(yùn)動(dòng)的加速度和牛頓第二定律f

f可知mgsin

30°＋F

＝ma，解得F

＝12mg，上升過(guò)程中的位移為2h，因此克服摩擦力做的功為

mgh，選項(xiàng)

A

正確；合外力為mg，由動(dòng)能定理可知?jiǎng)幽軗p失了2mgh，選項(xiàng)B

正確，選項(xiàng)C、D

錯(cuò)誤.A解析：木塊A

從木板B

左端滑到右端克服摩擦力所做的功W＝Ffs，因?yàn)槟景錌

不固定時(shí)木塊A

的位移要比木板B

固定時(shí)長(zhǎng)，所以