高考物理三輪沖刺題型歸納講練專題12 功能關(guān)系能量守恒（原卷版）

專題12功能關(guān)系能量守恒[題型導(dǎo)航]題型一功能關(guān)系的理解 1題型二摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化 3題型三能量守恒定律的理解和應(yīng)用 4題型四傳送帶模型中的動力學(xué)和能量轉(zhuǎn)化問題 6[考點分析]題型一功能關(guān)系的理解 幾種常見的功能關(guān)系及其表達(dá)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，重力勢能減少(2)重力做負(fù)功，重力勢能增加(3)WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2彈簧彈力的功彈性勢能變化(1)彈力做正功，彈性勢能減少(2)彈力做負(fù)功，彈性勢能增加(3)WF＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、彈簧彈力做功機械能不變化機械能守恒ΔE＝0除重力和彈簧彈力之外的其他力做的功機械能變化(1)其他力做多少正功，物體的機械能就增加多少(2)其他力做多少負(fù)功，物體的機械能就減少多少(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(fù)功，系統(tǒng)內(nèi)能增加(2)摩擦生熱Q＝Ff·x相對（多選）如圖，在升降機內(nèi)固定一光滑的斜面體，一輕彈簧的一端連在位于斜面體上方的固定木板B上，另一端與質(zhì)量為m的物塊A相連，彈簧與斜面平行。整個系統(tǒng)由靜止開始加速上升高度h的過程中（）A．物塊A與斜面始終相對靜止 B．物塊A的重力勢能增加量小于mgh C．物塊A的動能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和 D．物塊A的機械能增加量等于斜面的支持力和彈簧的拉力對其做功的代數(shù)和如圖所示，物體A的質(zhì)量為m，置于水平地面上，A的上端連一輕彈簧，原長為L，勁度系數(shù)為k，現(xiàn)將彈簧上端B緩慢地豎直向上提起，使B點上移距離為L，此時物體A也已經(jīng)離開地面，則下列論述中正確的是（）A．提彈簧的力對系統(tǒng)做功為mgL B．物體A的重力勢能增加mgL C．系統(tǒng)增加的機械能小于mgL D．以上說法都不正確（多選）如圖，一固定斜面傾角為30°，一質(zhì)量為m的小物塊自斜面底端以一定的初速度，沿斜面向上做勻減速運動，加速度的大小等于重力加速度的大小g．若物塊上升的最大高度為H，則此過程中，物塊（）A．動能損失了2mgH B．重力做功mgH C．摩擦力做功mgH D．機械能損失了mgH題型二摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化1．靜摩擦力做功的特點(1)靜摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功．(2)相互作用的一對靜摩擦力做功的代數(shù)和總等于零．(3)靜摩擦力做功時，只有機械能的相互轉(zhuǎn)移，不會轉(zhuǎn)化為內(nèi)能．2．滑動摩擦力做功的特點(1)滑動摩擦力可以做正功，也可以做負(fù)功，還可以不做功．(2)相互間存在滑動摩擦力的系統(tǒng)內(nèi)，一對滑動摩擦力做功將產(chǎn)生兩種可能效果：①機械能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能；②有一部分機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)摩擦生熱的計算：Q＝Ffx相對．其中x相對為相互摩擦的兩個物體間的相對位移．深化拓展從功的角度看，一對滑動摩擦力對系統(tǒng)做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量；從能量的角度看，其他形式能量的減少量等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量．如圖所示，足夠長的傳送帶以恒定速率順時針運行。將一個物體輕輕放在傳送帶底端，第一階段物體被加速到與傳送帶具有相同的速度，第二階段與傳送帶相對靜止，勻速運動到達(dá)傳送帶頂端。下列說法中正確的是（）A．第一階段物體受到滑動摩擦力作用，第二階段物體不受摩擦力作用 B．第一階段摩擦力對物體做正功，第二階段摩擦力對物體不做功 C．第一階段摩擦力對物體做的功等于第一階段物體動能的增加 D．物體從底端到頂端全過程機械能的增加等于全過程摩擦力對物體做的功如圖所示，在勻速轉(zhuǎn)動的電動機帶動下，足夠長的水平傳送帶以恒定速率V1勻速向右運動。一質(zhì)量為m的滑塊從傳送帶右端以水平向左的速率V2（V2＞V1）滑上傳送帶，最終滑塊又返回至傳送帶的右端。就上述過程，下列判斷正確的有（）A．此過程中滑塊與傳送帶間摩擦產(chǎn)生的熱量為12B．此過程中傳送帶對滑塊做功為12C．滑塊返回傳送帶右端時的速率為V2 D．此過程中電動機做功為2m如圖所示，在光滑水平地面上放置質(zhì)量M＝2kg的長木板，木板上表面與固定的豎直弧形軌道相切．一質(zhì)量m＝1kg的小滑塊自A點沿弧面由靜止滑下，A點距離長木板上表面高度h＝0.6m．滑塊在木板上滑行t＝1s后，和木板以共同速度v＝1m/s勻速運動，取g＝10m/s2．求：（1）滑塊與木板間的摩擦力．（2）滑塊沿弧面下滑過程中克服摩擦力做的功．（3）滑塊相對木板滑行的距離及在木板上產(chǎn)生的熱量．題型三能量守恒定律的理解和應(yīng)用1．內(nèi)容能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變．2．表達(dá)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．如圖所示，長木板A放在光滑的水平地面上，物體B以水平速度沖上A后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A上，則從B沖到木板A上到相對板A靜止的過程中，下述說法中正確的是（）A．物體B動能的減少量等于系統(tǒng)損失的機械能 B．物體B克服摩擦力做的功等于系統(tǒng)內(nèi)能的增加量 C．物體B損失的機械能等于木板A獲得的動能與系統(tǒng)損失的機械能之和 D．摩擦力對物體B做的功和對木板A做的功的總和等于零如圖所示，一物體質(zhì)量m＝2kg，在傾角為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(dá)B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。如圖1所示為某種彈射小球的游戲裝置，水平面上固定一輕質(zhì)彈簧及長度可調(diào)節(jié)的豎直管AB．細(xì)管下端接有一小段長度不計的圓滑彎管，上端B與四分之一圓弧彎管BC相接，每次彈射前，推動小球?qū)椈蓧嚎s到同一位置后鎖定．解除鎖定，小球即被彈簧彈出，水平射進細(xì)管的A端，再沿管ABC從C端水平射出．已知彎管BC的半徑R＝0.3m，小球的質(zhì)量為m＝50g，每次彈射時彈簧對小球所做的功W＝0.6J．不計小球運動中機械能損失，取8=2.8，重力加速度g取10m/s2（1）當(dāng)L＝0.5m時，求小球到達(dá)管口C處時的速度大??；（2）當(dāng)L＝0.5m時，小球落到水平面上的位置與豎直管AB間距離；（3）調(diào)節(jié)L時，小球到達(dá)管口C時管壁對球的作用力FN也相應(yīng)變化，考慮到游戲裝置的實際情況，L不能小于0.15m，請在如圖2的坐標(biāo)紙上作出FN隨長度L變化的關(guān)系圖線．（取管壁對球的作用力FN方向向上為正，并要求在橫、縱軸上標(biāo)上必要的刻度值）題型四傳送帶模型中的動力學(xué)和能量轉(zhuǎn)化問題1．傳送帶模型是高中物理中比較成熟的模型，典型的有水平和傾斜兩種情況．一般設(shè)問的角度有兩個：(1)動力學(xué)角度：首先要正確分析物體的運動過程，做好受力分析，然后利用運動學(xué)公式結(jié)合牛頓第二定律求物體及傳送帶在相應(yīng)時間內(nèi)的位移，找出物體和傳送帶之間的位移關(guān)系．(2)能量角度：求傳送帶對物體所做的功、物體和傳送帶由于相對滑動而產(chǎn)生的熱量、因放上物體而使電動機多消耗的電能等，常依據(jù)功能關(guān)系或能量守恒定律求解．2．傳送帶模型問題中的功能關(guān)系分析(1)功能關(guān)系分析：W＝ΔEk＋ΔEp＋Q.(2)對W和Q的理解：①傳送帶做的功：W＝Fx傳；②產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝Ffx相對．傳送帶模型問題的分析流程如圖所示，一足夠長的繃緊的傳送帶與水平面的夾角θ＝30°，傳送帶在電動機的帶動下，始終保持v0＝2m/s的速率運行，現(xiàn)把一質(zhì)量為m＝10kg的工件（可看做質(zhì)點）輕輕放在傳送帶的底端，工作和傳送帶之間μ=32，取g＝10m/s（1）經(jīng)1.9s的時間，工件被傳送的高度；（2）在1.9s內(nèi)產(chǎn)生的熱量Q；（3）在這1.9s內(nèi)，電動機由于傳送工件多消耗的電能。如圖所示，一質(zhì)量為m＝1kg的可視為質(zhì)點的滑塊，放在光滑的水平平臺上，平臺的左端與水平傳送帶相接，傳送帶以v＝2m/s的速度沿順時針方向勻速轉(zhuǎn)動（傳送帶不打滑），現(xiàn)將滑塊緩慢向右壓縮輕彈簧，輕彈簧的原長小于平臺的長度，滑塊靜止時彈簧的彈性勢能為EP＝4.5J，若突然釋放滑塊，滑塊向左滑上傳送帶．已知滑塊與傳送帶的動摩擦因數(shù)為μ＝0.2，傳送帶足夠長，g＝10m/s2．求：（1）滑塊第一次從滑上傳送帶到離開傳送帶所經(jīng)歷的時間；（2）滑塊第一次從滑上傳送帶到離開傳送帶由于摩擦產(chǎn)生的熱量．如圖甲所示，足夠長的光滑平臺與一傾斜傳送帶平滑相接，傳送帶與水平面的夾角為37°，以v＝2.0m/s的速度沿順時針方向轉(zhuǎn)動。平臺上質(zhì)量為m2＝1kg的小物塊B固定有水平輕彈簧，質(zhì)量為m1＝3kg的小物塊A以初速度v0沿A、B連線向左運動。彈簧與A作用的過程中，彈簧始終位于彈性限度內(nèi)，且不與A粘連。當(dāng)彈簧第一次恢復(fù)原長后B與其左側(cè)的固定擋板C相碰，不計B與C碰撞過程中的機械能損失，碰后立即將C撤走，彈簧第二次恢復(fù)原長后，A滑上傳送帶，以A滑上傳送帶時作為計時起點，A的速度﹣時間圖像如圖乙所示。已知2.0s后傳送帶開始以8m/s2的加速度做勻加速運動，重力加速度為g＝10m/s2。（sin37°＝0.6，cos37°＝0.8）求：（1）物塊A與傳送帶間動摩擦因數(shù)大??；（2）物塊A初速度v0大小；（3）若擋板C位置可適當(dāng)調(diào)整，且與B碰后立即撤走，則B與C碰后彈簧的性勢能最大值Em的范圍是多少？傳送帶兩端AB距離L＝31m，以v＝5m/s速度勻速運行，現(xiàn)將質(zhì)量m＝0.2kg相同工件以v0＝1m/s速度沿水平方向一個接一個投放到傳送帶的A端，工件初速度方向與傳送帶運動方向相同，投放工件的時間間隔恒定。若一個工件從A端運動到B端所用時間為t＝7s。g＝10m/s2．求：（1）工件與傳送帶之間的動摩擦因數(shù)μ；（2）若原來每一時刻在傳送帶上總能看到14個工件，現(xiàn)當(dāng)一個工件剛投射到A端的瞬間，傳送帶以a＝1m/s2的加速度開始加速。與不運送任何工件時相比，上述傳送帶剛開始加速的短時間內(nèi)，電動機要給傳送帶增加多大的動力。（不計傳送帶自身加速所需的外力）如圖所示，一足夠長的傾斜傳送帶以速度v＝2m/s順時針勻速運動，傳送帶與水平方向的夾角θ＝37°。質(zhì)量m1＝5kg的小物塊P和質(zhì)量m2＝7kg的小物塊Q由跨過定滑輪的