2022年高考物理一輪-功能關(guān)系　能量守恒定律學(xué)生版

文檔來源網(wǎng)絡(luò)整理侵權(quán)必刪PAGE15.4功能關(guān)系能量守恒定律必備知識清單一、幾種常見的功能關(guān)系及其表達式力做功能的變化定量關(guān)系合力的功動能變化W＝Ek2－Ek1＝ΔEk重力的功重力勢能變化(1)重力做正功，重力勢能(2)重力做負功，重力勢能(3)WG＝－ΔEp＝彈簧彈力的功彈性勢能變化(1)彈力做正功，彈性勢能(2)彈力做負功，彈性勢能(3)W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、彈簧彈力做功機械能機械能守恒，ΔE＝0除重力和彈簧彈力之外的其他力做的功機械能(1)其他力做多少正功，物體的機械能就多少(2)其他力做多少負功，物體的機械能就多少(3)W其他＝ΔE一對相互作用的滑動摩擦力的總功機械能減少內(nèi)能增加(1)作用于系統(tǒng)的一對滑動摩擦力一定做負功，系統(tǒng)內(nèi)能增加(2)摩擦生熱Q＝二、兩種摩擦力做功特點的比較類型比較靜摩擦力做功滑動摩擦力做功不同點能量的轉(zhuǎn)化方面只有機械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體，而沒有機械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(1)將部分機械能從一個物體轉(zhuǎn)移到另一個物體(2)一部分機械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，此部分能量就是系統(tǒng)能的損失量一對摩擦力的總功方面一對靜摩擦力所做功的代數(shù)和總一對滑動摩擦力做功的代數(shù)和總是相同點兩種摩擦力對物體可以做正功，也可以做負功，還可以不做功三、能量守恒定律1．內(nèi)容能量既不會憑空，也不會憑空消失，它只能從一種形式為另一種形式，或者從一個物體到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量2．表達式ΔE減＝ΔE增．3．基本思路(1)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；(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．命題點精析（一）功能關(guān)系的理解和應(yīng)用1．對功能關(guān)系的理解(1)做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程。不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化是通過做功來實現(xiàn)的。(2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，功和能的關(guān)系，一是體現(xiàn)在不同的力做功，對應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化，具有一一對應(yīng)關(guān)系，二是做功的多少與能量轉(zhuǎn)化的多少在數(shù)值上相等。2．功是能量轉(zhuǎn)化的量度力學(xué)中幾種常見的功能關(guān)系如下：典型例題例1(多選)如圖所示，離水平地面一定高度處水平固定一內(nèi)壁光滑的圓筒，筒內(nèi)固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧處于自然長度．現(xiàn)將一小球從地面以某一初速度斜向上拋出，剛好能水平進入圓筒中，不計空氣阻力．下列說法中正確的是()A．小球向上運動的過程中處于失重狀態(tài)B．小球壓縮彈簧的過程中小球減小的動能等于彈簧增加的勢能C．彈簧獲得的最大彈性勢能等于小球拋出時的動能D．小球從拋出到將彈簧壓縮到最短的過程中小球的機械能守恒練1(多選)如圖所示，光滑斜面體固定在水平地面上，頂端裝有質(zhì)量不計的光滑定滑輪，跨過定滑輪的不可伸長細線兩端連接兩質(zhì)量相等的物塊A和B。物塊A的正下方地面上固定一豎直輕彈簧，彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，忽略空氣阻力。物塊B在斜面體底端由靜止釋放后，在物塊A下落至最低點的過程中，下列說法正確的是()A．物塊A與彈簧接觸前，A、B組成的系統(tǒng)機械能守恒B．物塊A剛與彈簧接觸時，物塊B的動能最大C．細線的拉力對物塊B做的功等于B增加的機械能D．彈簧的最大彈性勢能等于物塊A下降過程中減少的重力勢能練2(多選)如圖所示，三根長均為L的輕桿組成支架，支架可繞光滑的中心轉(zhuǎn)軸O在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，輕桿間夾角均為120°，輕桿末端分別固定質(zhì)量為m、2m和3m的n、p、q三個小球，n球位于O的正下方，將支架從圖示位置由靜止開始釋放，下列說法正確的是()A．從釋放到q到達最低點的過程中，q的重力勢能減少了eq\f(7,2)mgLB．q到達最低點時，q的速度大小為eq\r(gL)C．q到達最低點時，輕桿對q的作用力為5mgD．從釋放到q到達最低點的過程中，輕桿對q做的功為－3mgL命題點精析（二）功能關(guān)系的綜合應(yīng)用例2(多選)如圖所示，建筑工地上載人升降機用不計質(zhì)量的細鋼繩跨過定滑輪與一電動機相連，通電后電動機帶動升降機沿豎直方向先勻加速上升后勻速上升．摩擦及空氣阻力均不計．則()A．升降機勻加速上升過程中，升降機底板對人做的功等于人增加的動能B．升降機勻加速上升過程中，升降機底板對人做的功等于人增加的機械能C．升降機勻速上升過程中，升降機底板對人做的功等于人增加的機械能D．升降機上升的全過程中，升降機拉力做的功大于升降機和人增加的機械能練3(多選)如圖，質(zhì)量為M、長度為L的小車靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點)放在小車的最左端。現(xiàn)用一水平恒力作用在小物塊上，使小物塊從靜止開始做勻加速直線運動。小物塊和小車之間的摩擦力為Ff，小物塊滑到小車的最右端時，小車運動的距離為x，此過程中，以下結(jié)論正確的是()A．小物塊到達小車最右端時具有的動能為(F－Ff)·(L＋x)B．小物塊到達小車最右端時小車具有的動能為Ff·LC．小物塊克服摩擦力所做的功為Ff·x練4(多選)如圖所示，質(zhì)量m＝1kg的物體從高h＝0.2m的光滑軌道上P點由靜止開始下滑，滑到水平傳送帶上的A點，物體和傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ＝0.2，傳送帶AB之間的距離L＝5m，傳送帶一直以v＝4m/s的速度順時針勻速運動(g取10m/s2)，則()A．物體從A運動到B的時間是1.5sB．物體從A運動到B的過程中，摩擦力對物體做功為2JC．物體從A運動到B的過程中，產(chǎn)生的熱量為2JD．物體從A運動到B的過程中，帶動傳送帶轉(zhuǎn)動的電動機多做的功為10J命題點精析（三）能量守恒定律的應(yīng)用1．對能量守恒定律的兩點理解(1)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．(2)某個物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等．2．能量轉(zhuǎn)化問題的解題思路(1)當(dāng)涉及摩擦力做功，機械能不守恒時，一般應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律．(2)解題時，首先確定初、末狀態(tài)，然后分析狀態(tài)變化過程中哪種形式的能量減少，哪種形式的能量增加，求出減少的能量總和ΔE減與增加的能量總和ΔE增，最后由ΔE減＝ΔE增列式求解．例3如圖所示，一物體質(zhì)量m＝2kg，在傾角θ＝37°的斜面上的A點以初速度v0＝3m/s下滑，A點距彈簧上端B的距離AB＝4m．當(dāng)物體到達B點后將彈簧壓縮到C點，最大壓縮量BC＝0.2m，然后物體又被彈簧彈上去，彈到的最高位置為D點，D點距A點的距離AD＝3m．擋板及彈簧質(zhì)量不計，g取10m/s2，sin37°＝0.6，求：(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)μ.(2)彈簧的最大彈性勢能Epm.練5(多選)一物體從傾角為θ的斜坡底端向上滑，初動能為E0。當(dāng)物體向上滑到某一位置時，其動能減少了E1，機械能減少了E2，不計空氣阻力，重力加速度為g，則可以求出()A．物體的質(zhì)量B．物體與斜面間的動摩擦因數(shù)C．物體沿斜面向上運動的加速度D．物體重新滑到斜面底端的動能練6畢節(jié)，是全國唯一一個以“開發(fā)扶貧、生態(tài)建設(shè)”為主題的試驗區(qū)，是國家“西電東送”的主要能源基地．如圖9所示，赫章的韭菜坪建有風(fēng)力發(fā)電機，風(fēng)力帶動葉片轉(zhuǎn)動，葉片再帶動轉(zhuǎn)子(磁極)轉(zhuǎn)動，使定子(線圈，不計電阻)中產(chǎn)生電流，實現(xiàn)風(fēng)能向電能的轉(zhuǎn)化．若葉片長為l，設(shè)定的額定風(fēng)速為v，空氣的密度為ρ，額定風(fēng)速下發(fā)電機的輸出功率為P，則風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為()A.eq\f(2P,πρl2v3)B.eq\f(6P,πρl2v3)C.eq\f(4P,πρl2v3)D.eq\f(8P,πρl2v3)核心素養(yǎng)大提升與彈簧有關(guān)的綜合問題例4如圖所示，光滑豎直桿固定，桿上套一質(zhì)量為m的環(huán)，環(huán)與輕彈簧一端相連，彈簧的另一端固定在O點，O點與B點在同一水平線上，BC>AB，AB＝h，環(huán)從A處由靜止釋放運動到B點時彈簧仍處于伸長狀態(tài)，整個運動過程中彈簧始終處于彈性限度內(nèi)，重力加速度為g，環(huán)從A處開始運動時的加速度大小為2g，則在環(huán)向下運動的過程中()A．環(huán)在B處的加速度大小為0B．環(huán)在C處的速度大小為eq\r(2gh)C．環(huán)從B到C一直做加速運動D．環(huán)的速度最大的位置在B、C兩點之間練7某同學(xué)用如圖所示的裝置測量一個凹形木塊的質(zhì)量m，彈簧的左端固定，木塊在水平面上緊靠彈簧(不連接)將其壓縮，記下木塊右端位置A點，靜止釋放后，木塊右端恰能運動到B1點．在木塊槽中加入一個質(zhì)量m0＝800g的砝碼，再將木塊左端緊靠彈簧，木塊右端位置仍然在A點，靜止釋放后木塊離開彈簧，右端恰能運動到B2點，測得AB1、AB2長分別為27.0cm和9.0cm，則木塊的質(zhì)量m為()A．100g B．200gC．300g D．400g練8如圖，光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導(dǎo)軌在B點相切，半圓形導(dǎo)軌的半徑為R.一個質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點后由靜止釋放，在彈力作用下物體獲得某一向右的速度后脫離彈簧，當(dāng)它經(jīng)過B點進入導(dǎo)軌的瞬間對軌道的壓力為其重力的8倍，之后向上運動恰能到達最高點C.不計空氣阻力，重力加速度為g，試求：(1)物體在A點時彈簧的彈性勢能；(2)物體從B點運動至C點的過程中產(chǎn)生的內(nèi)能．例5如圖所示，足夠長光滑斜面固定在水平