（新課改省份專用）高考物理一輪復(fù)習(xí)第五章第4節(jié)功能關(guān)系能量守恒定律學(xué)案（含解析）

第4節(jié)功能關(guān)系能量守恒定律一、功能關(guān)系1.功能關(guān)系(1)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。eq\x(功不是能，只是能量轉(zhuǎn)化的途徑，轉(zhuǎn)化多少能量，就需要做多少功。)(2)做功的過程一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，而且能量的轉(zhuǎn)化必須通過做功來實(shí)現(xiàn)。2．幾種常見的功能關(guān)系幾種常見力做功對(duì)應(yīng)的能量變化數(shù)量關(guān)系式重力正功重力勢(shì)能減少WG＝－ΔEp負(fù)功重力勢(shì)能增加彈簧等的彈力正功彈性勢(shì)能減少W彈＝－ΔEp負(fù)功彈性勢(shì)能增加電場(chǎng)力正功電勢(shì)能減少W電＝－ΔEp負(fù)功電勢(shì)能增加合力正功動(dòng)能增加W合＝ΔEk負(fù)功動(dòng)能減少重力以外的其他力正功機(jī)械能增加W其＝ΔE負(fù)功機(jī)械能減少3．兩個(gè)特殊的功能關(guān)系(1)滑動(dòng)摩擦力與兩物體間相對(duì)位移的乘積等于產(chǎn)生的內(nèi)能，即Ffx相對(duì)＝Q。(2)感應(yīng)電流克服安培力做的功等于產(chǎn)生的電能，即W克安＝E電。二、能量守恒定律1．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，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變。2．表達(dá)式：ΔE減＝ΔE增。自然界中雖然能量守恒，但很多能源利用之后不可再重新利用，即能源品質(zhì)降低，所以要節(jié)約能源。[基礎(chǔ)自測(cè)]一、判斷題(1)力對(duì)物體做了多少功，物體就具有多少能。(×)(2)能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中，其總量會(huì)不斷減少。(×)(3)在物體的機(jī)械能減少的過程中，動(dòng)能有可能是增大的。(√)(4)既然能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中是守恒的，故沒有必要節(jié)約能源。(×)(5)節(jié)約可利用能源的目的是為了減少污染排放。(×)(6)滑動(dòng)摩擦力做功時(shí)，一定會(huì)引起機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。(√)(7)一個(gè)物體的能量增加，必定有別的物體的能量減少。(√)二、選擇題1．上端固定的一根細(xì)線下面懸掛一擺球，擺球在空氣中擺動(dòng)，擺動(dòng)的幅度越來越小。對(duì)此現(xiàn)象下列說法正確的是()A．?dāng)[球機(jī)械能守恒B．總能量守恒，擺球的機(jī)械能正在減少，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能C．能量正在消失D．只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化解析：選B由于空氣阻力的作用，擺球的機(jī)械能減少，機(jī)械能不守恒，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，能量總和不變，B正確。2．(2016·四川高考)韓曉鵬是我國首位在冬奧會(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1900J，他克服阻力做功100J。韓曉鵬在此過程中()A．動(dòng)能增加了1900JB．動(dòng)能增加了2000JC．重力勢(shì)能減小了1900JD．重力勢(shì)能減小了2000J解析：選C根據(jù)動(dòng)能定理得韓曉鵬動(dòng)能的變化ΔE＝WG＋Wf＝1900J－100J＝1800J＞0，故其動(dòng)能增加了1800J，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系WG＝－ΔEp，所以ΔEp＝－WG＝－1900J＜0，故韓曉鵬的重力勢(shì)能減小了1900J，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。3．[魯科版必修2P44T5改編]質(zhì)量為m的物體以初速度v0沿水平面向左開始運(yùn)動(dòng)，起始點(diǎn)A與一輕彈簧O端相距s，如圖所示。已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體與彈簧相碰后，彈簧的最大壓縮量為x。則從開始碰撞到彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為()A.eq\f(1,2)mv02－μmg(s＋x) B.eq\f(1,2)mv02－μmgxC．μmgs D．μmg(s＋x)解析：選A由能量守恒定律可知，物體的初動(dòng)能eq\f(1,2)mv02一部分用于克服彈簧彈力做功，另一部分用于克服摩擦力做功，故物體克服彈簧彈力所做的功為eq\f(1,2)mv02－μmg(s＋x)，故選項(xiàng)A正確。高考對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查，主要集中在功和能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，特別是合力做功、重力做功、彈力做功與其所對(duì)應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，以及對(duì)能量守恒定律的理解并能應(yīng)用該規(guī)律解決實(shí)際問題，考查的形式有選擇題，也有計(jì)算題，難度中等?？键c(diǎn)一功能關(guān)系的理解和應(yīng)用[基礎(chǔ)自修類][題點(diǎn)全練]1．[功與機(jī)械能變化的關(guān)系]一個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能增大，究其原因，下列推測(cè)正確的是()A．可能是重力對(duì)系統(tǒng)做了功B．一定是合外力對(duì)系統(tǒng)做了功C．一定是系統(tǒng)克服合外力做了功D．可能是摩擦力對(duì)系統(tǒng)做了功解析：選D只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，A錯(cuò)誤；除重力、彈力之外的力做正功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能增加，做負(fù)功則減少，故B、C錯(cuò)誤；如果摩擦力對(duì)系統(tǒng)做正功，則系統(tǒng)機(jī)械能增加，故D正確。2．[彈簧彈力、摩擦力做功時(shí)的功能關(guān)系]輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上，左端與一質(zhì)量m＝0.5kg的物塊相連，如圖甲所示。彈簧處于原長狀態(tài)，物塊靜止且與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。以物塊所在處為原點(diǎn)，水平向右為正方向建立x軸?，F(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F，F(xiàn)隨x軸坐標(biāo)變化的情況如圖乙所示。物塊運(yùn)動(dòng)至x＝0.4m處時(shí)速度為零。則此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為(g取10m/s2)()A．3.1J B．3.5JC．1.8J D．2.0J解析：選A物塊與水平面間的摩擦力為Ff＝μmg＝1N?，F(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F，由Fx圖像面積表示功，結(jié)合題圖可知物塊運(yùn)動(dòng)至x＝0.4m處時(shí)，F(xiàn)做功W＝3.5J，克服摩擦力做功Wf＝Ffx＝0.4J。由功能關(guān)系可知，W－Wf＝Ep，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep＝3.1J，選項(xiàng)A正確。3．[重力、摩擦力做功時(shí)的功能關(guān)系](多選)如圖所示，質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以某一速度從A點(diǎn)沖上傾角為30°的固定斜面，其減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為eq\f(3,4)g。此物體在斜面上能夠上升的最大高度為h。則在這個(gè)過程中物體()A．重力勢(shì)能增加了mgh B．機(jī)械能損失了eq\f(1,2)mghC．動(dòng)能損失了mgh D．克服摩擦力做功eq\f(1,4)mgh解析：選AB加速度大小a＝eq\f(3,4)g＝eq\f(mgsin30°＋Ff,m)，解得摩擦力Ff＝eq\f(1,4)mg，物體在斜面上能夠上升的最大高度為h，所以重力勢(shì)能增加了mgh，故A項(xiàng)正確；機(jī)械能損失了Ffx＝eq\f(1,4)mg·2h＝eq\f(1,2)mgh，故B項(xiàng)正確；動(dòng)能損失量為克服合外力做功的大小ΔEk＝F合外力·x＝eq\f(3,4)mg·2h＝eq\f(3,2)mgh，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；克服摩擦力做功eq\f(1,2)mgh，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。[名師微點(diǎn)]1．對(duì)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(shí)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(duì)應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化，具有一一對(duì)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．功能關(guān)系的應(yīng)用(1)物體動(dòng)能增加與減少要看合外力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功。(2)勢(shì)能的增加與減少要看對(duì)應(yīng)的作用力(如重力、彈簧彈力、電場(chǎng)力等)做負(fù)功還是做正功。(3)機(jī)械能增加與減少要看重力之外的力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功?？键c(diǎn)二摩擦力做功與能量的關(guān)系[師生共研類]1．兩種摩擦力做功的比較靜摩擦力做功滑動(dòng)摩擦力做功互為作用力和反作用力的一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)和為零，即要么一正一負(fù)，要么都不做功互為作用力和反作用力的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做功的代數(shù)和為負(fù)值，即至少有一個(gè)力做負(fù)功兩種摩擦力都可以對(duì)物體做正功或者負(fù)功，還可以不做功2．三步求解相對(duì)滑動(dòng)物體的能量問題[典例]如圖所示，一質(zhì)量為m＝1.5kg的滑塊從傾角為θ＝37°的斜面上自靜止開始下滑，滑行距離s＝10m后進(jìn)入半徑為R＝9m的光滑圓弧AB，其圓心角為θ，然后水平滑上與平臺(tái)等高的小車。已知小車質(zhì)量為M＝3.5kg，滑塊與斜面及小車表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.35，地面光滑且小車足夠長，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)滑塊在斜面上滑行的時(shí)間t1；(2)滑塊脫離圓弧末端B點(diǎn)前，軌道對(duì)滑塊支持力的大?。?3)當(dāng)小車開始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊在車上滑行的距離s1。[解析](1)設(shè)滑塊在斜面上滑行的加速度為a，由牛頓第二定律，有mgsinθ－μmgcosθ＝ma，又s＝eq\f(1,2)at12聯(lián)立以上兩式，代入數(shù)據(jù)解得a＝3.2m/s2，t1＝2.5s。(2)滑塊在圓弧AB上運(yùn)動(dòng)過程，由機(jī)械能守恒定律，有eq\f(1,2)mvA2＋mgR(1－cosθ)＝eq\f(1,2)mvB2，其中vA＝at1由牛頓第二定律，有FB－mg＝meq\f(vB2,R)聯(lián)立以上各式，代入數(shù)據(jù)解得軌道對(duì)滑塊的支持力FB≈31.7N。(3)滑塊在小車上滑行時(shí)的加速度大?。篴1＝μg＝3.5m/s2小車的加速度大?。篴2＝eq\f(μmg,M)＝1.5m/s2小車與滑塊達(dá)到共同速度時(shí)小車開始勻速運(yùn)動(dòng)，滿足vB－a1t2＝a2t2由(2)可知滑塊剛滑上小車的速度vB＝10m/s，代入上式得t2＝2s，所以最終同速時(shí)的速度v＝vB－a1t2＝3m/s由功能關(guān)系可得：μmg·s1＝eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)(m＋M)v2解得：s1＝10m。[答案](1)2.5s(2)31.7N(3)10m[延伸思考](1)滑塊在斜面上下滑時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱是多少焦？(2)滑塊在小車上滑行時(shí)滑塊與小車組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱是多少焦？(3)小車足夠長有什么物理意義？(4)要使滑塊能從小車的右端滑出去，小車的長度應(yīng)滿足什么條件？提示：(1)滑塊在斜面上下滑時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱Q1＝μmgcosθ·s＝42J。(2)滑塊在小車上滑行時(shí)滑塊與小車組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱Q2＝μmg·s1＝eq\f(1,2)mvB2－eq\f(1,2)(m＋M)v2＝52.5J。(3)小車足夠長，說明滑塊最終沒有從小車右端滑出，地面光滑時(shí)，滑塊與小車最終以相同的速度勻速前進(jìn)。(4)要使滑塊能從小車的右端滑出去，小車的長度l應(yīng)滿足：l<s1＝10m。eq\a\vs4\al([一題悟通])例題及相關(guān)延伸思考旨在讓考生理解摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，理解Q＝Ffx相對(duì)的含義及應(yīng)用。(1)無論是計(jì)算滑動(dòng)摩擦力做功，還是計(jì)算靜摩擦力做功，都應(yīng)代入物體相對(duì)于地面的位移。(2)摩擦生熱Q＝Ffl相對(duì)中，若物體在接觸面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則l相對(duì)為總的相對(duì)路程。[題點(diǎn)全練]1．[摩擦力做功與動(dòng)能、機(jī)械能變化的關(guān)系](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(diǎn))放在小車的最左端。現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使小物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。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(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的距離為x。此過程中，下列結(jié)論正確的是()A．小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(F－Ff)(L＋x)B．小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)，小車具有的動(dòng)能為FfxC．小物塊克服摩擦力所做的功為Ff(L＋x)D．小物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx解析：選ABC由動(dòng)能定理可得小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)的動(dòng)能Ek物＝W合＝(F－Ff)(L＋x)，A正確；小車的動(dòng)能Ek車＝Ffx，B正確；小物塊克服摩擦力所做的功Wf＝Ff(L＋x)，C正確；小物塊和小車增加的機(jī)械能為F(L＋x)－FfL，D錯(cuò)誤。2．[摩擦力做功與v-t圖像的綜合]如圖甲所示，長木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m＝2kg的另一物體B(可看成質(zhì)點(diǎn))以水平速度v0＝2m/s滑上原來靜止的長木板A的上表面。由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時(shí)間變化情況如圖乙所示。下列說法正確的是(g取10m/s2)()A．木板A獲得的動(dòng)能為2JB．系統(tǒng)損失的機(jī)械能為4JC．木板A的最小長度為2mD．A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1解析：選D由題給圖像可知，A、B的加速度大小都為1m/s2，根據(jù)牛頓第二定律知二者質(zhì)量相等，木板獲得的動(dòng)能為1J，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔE＝eq\f(1,2)mv02－eq\f(1,2)·2m·v2＝2J，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由v-t圖像可求出二者相對(duì)位移為1m，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；分析B的受力，根據(jù)牛頓第二定律，可求出μ＝0.1，選項(xiàng)D正確。3．[傳送帶問題中摩擦力做功與摩擦熱的問題]如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，始終保持以圖示速度v勻速運(yùn)動(dòng)。物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體運(yùn)動(dòng)一段距離能保持與傳送帶相對(duì)靜止。對(duì)于物體從靜止釋放到相對(duì)傳送帶靜止這一過程，下列說法正確的是()A．電動(dòng)機(jī)多做的功為eq\f(1,2)mv2B．摩擦力對(duì)物體做的功為mv2C．傳送帶克服摩擦力做的功為eq\f(1,2)mv2D．物體與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量為eq\f(1,2)mv2解析：選D電動(dòng)機(jī)多做的功轉(zhuǎn)化成了物體的動(dòng)能和內(nèi)能，物體從靜止釋放到相對(duì)傳送帶靜止過程中獲得的動(dòng)能為eq\f(1,2)mv2，所以電動(dòng)機(jī)多做的功一定大于eq\f(1,2)mv2，所以A錯(cuò)誤；物體從靜止釋放到相對(duì)傳送帶靜止過程中只有摩擦力對(duì)物體做功，由動(dòng)能定理可知，摩擦力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化，即為eq\f(1,2)mv2，所以B錯(cuò)誤；物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的末速度為v，故此過程中物體的平均速度為eq\f(v,2)，傳送帶的速度為v，則此過程傳送帶的位移為物體位移的2倍，因?yàn)槟Σ亮?duì)物體做功為eq\f(1,2)mv2，故傳送帶克服摩擦力做的功為mv2，故C錯(cuò)誤；傳送帶克服摩擦力做的功為mv2，物體獲得的動(dòng)能為eq\f(1,2)mv2，根據(jù)能量守恒定律知，物體與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量為eq\f(1,2)mv2，故D正確?？键c(diǎn)三能量守恒定律的應(yīng)用[基礎(chǔ)自修類][題點(diǎn)全練]1．[能量守恒定律的應(yīng)用]如圖，一長為L的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上，另一端固定一質(zhì)量為m的小球。一水平向右的拉力作用于桿的中點(diǎn)，使桿以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)桿與水平方向夾角為60°時(shí)，拉力的功率為()A．mgLω B.eq\f(\r(3),2)mgLωC.eq\f(1,2)mgLω D.eq\f(\r(3),6)mgLω解析：選C由能的轉(zhuǎn)化與守恒可知：拉力的功率等于克服重力的功率，PF＝PG＝mgvy＝mgvcos60°＝eq\f(1,2)mgωL，故選C。2．[能量守恒定律、功能關(guān)系的應(yīng)用](多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧上端固定，下端系一物體。物體在A處時(shí)，彈簧處于原長狀態(tài)?，F(xiàn)用手托住物體使它從A處緩慢下降，到達(dá)B處時(shí)，手和物體自然分開。此過程中，物體克服手的支持力所做的功為W。不考慮空氣阻力。關(guān)于此過程，下列說法正確的有()A．物體重力勢(shì)能減小量一定大于WB．彈簧彈性勢(shì)能增加量一定小于WC．物體與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加量為WD．若將物體從A處由靜止釋放，則物體到達(dá)B處時(shí)的動(dòng)能為W解析：選AD根據(jù)能量守恒定律可知，在此過程中減少的重力勢(shì)能mgh＝ΔEp＋W，所以物體重力勢(shì)能減小量一定大于W，不能確定彈簧彈性勢(shì)能增加量與W的大小關(guān)系，故A正確，B錯(cuò)誤；支持力對(duì)物體做負(fù)功，所以物體與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能減少W，所以C錯(cuò)誤；若將物體從A處由靜止釋放，從A到B的過程，根據(jù)動(dòng)能定理：Ek＝mgh－ΔEp＝W，所以D正確。3．[功能原理的應(yīng)用](2017·全國卷Ⅰ)一質(zhì)量為8.00×104kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60×105m處以7.50×103m/s的速度進(jìn)入大氣層，逐漸減慢至速度為100m/s時(shí)下落到地面。取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn)，在飛船下落過程中，重力加速度可視為常量，大小取為9.8m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)(1)分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能；(2)求飛船從離地面高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功，已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%。解析：(1)飛船著地前瞬間的機(jī)械能為Ek0＝eq\f(1,2)mv02 ①式中，m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速率。由①式和題給數(shù)據(jù)得Ek0＝4.0×108J ②設(shè)地面附近的重力加速度大小為g。飛船進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能為Eh＝eq\f(1,2)mvh2＋mgh ③式中，vh是飛船在高度1.60×105m處的速度大小。由③式和題給數(shù)據(jù)得Eh＝2.4×1012J。 ④(2)飛船在高度h′＝600m處的機(jī)械能為Eh′＝eq\f(1,2)meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\f(2.0,100)vh))2＋mgh′ ⑤由功能關(guān)系得W＝Eh′－Ek0 ⑥式中，W是飛船從高度600m處至著地前瞬間的過程中克服阻力所做的功。由②⑤⑥式和題給數(shù)據(jù)得W＝9.7×108J。答案：(1)4.0×108J2.4×1012J(2)9.7×108J[名師微點(diǎn)]1．對(duì)能量守恒定律的兩點(diǎn)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(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(jī)械能不守恒時(shí)，一般應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。(2)解題時(shí)，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。“STS問題”巧遷移——與生產(chǎn)、生活相聯(lián)系的能量守恒問題(一)列車車廂間的摩擦緩沖裝置1．如圖是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖。圖中①和②為楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦。在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中()A．緩沖器的機(jī)械能守恒B．摩擦力做功消耗機(jī)械能C．墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能D．彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能解析：選B列車車廂之間的摩擦緩沖裝置在車廂相互撞擊過程中有摩擦力，彈簧彈力做功有動(dòng)能、彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，也有摩擦熱的產(chǎn)生，能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中滿足能量守恒定律。在車廂相互撞擊使彈簧壓縮過程中，由于要克服摩擦力做功，且緩沖器所受合外力做功不為零，因此機(jī)械能不守恒，A項(xiàng)錯(cuò)誤；克服摩擦力做功消耗機(jī)械能，B項(xiàng)正確；撞擊以后墊板和車廂有相同的速度，因此動(dòng)能并不為零，C項(xiàng)錯(cuò)誤；壓縮彈簧過程彈簧的彈性勢(shì)能增加，并沒有減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。(二)兒童樂園中的蹦床運(yùn)動(dòng)2．在兒童樂園的蹦床項(xiàng)目中，小孩在兩根彈性繩和蹦床的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)上下彈跳。如圖所示，某次蹦床活動(dòng)中小孩靜止時(shí)處于O點(diǎn)，當(dāng)其彈跳到最高點(diǎn)A后下落可將蹦床壓到最低點(diǎn)B。小孩可看成質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力。下列說法正確的是()A．從A運(yùn)動(dòng)到O，小孩重力勢(shì)能減少量大于動(dòng)能增加量B．從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能減少量等于蹦床彈性勢(shì)能增加量C．從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能減少量小于蹦床彈性勢(shì)能增加量D．若從B返回到A，小孩機(jī)械能增加量等于蹦床彈性勢(shì)能減少量解析：選A從A運(yùn)動(dòng)到O，小孩重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能增加量與彈性繩的彈性勢(shì)能的增加量之和，選項(xiàng)A正確；從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能和重力勢(shì)能的減少量等于彈性繩和蹦床的彈性勢(shì)能的增加量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能減少量大于蹦床彈性勢(shì)能增加量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若從B返回到A，小孩機(jī)械能增加量等于蹦床和彈性繩彈性勢(shì)能減少量之和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。(三)帶有儲(chǔ)能裝置的汽車3．(多選)某汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機(jī)，將減速時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存在蓄電池中，以達(dá)到節(jié)能的目的。某次測(cè)試中，汽車以額定功率行駛一段距離后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)出了汽車動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系圖像如圖所示，其中①是關(guān)閉儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線，②是開啟儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線。已知汽車的質(zhì)量為1000kg，設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)過程中所受地面阻力恒定，空氣阻力不計(jì)。根據(jù)圖像所給的信息可求出()A．汽車行駛過程中所受地面的阻力為1000NB．汽車的額定功率為80kWC．汽車加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為22.5sD．汽車開啟儲(chǔ)能裝置后向蓄電池提供的電能為5×105J解析：選BD由圖線①求所受阻力，由ΔEkm＝FfΔx，得Ff＝eq\f(8×105,400)N＝2000N，A錯(cuò)誤；由Ekm＝eq\f(1,2)mvm2可得，vm＝40m/s，所以P＝