物理2018屆高考新課標版一輪復習配套打包老師搜集

第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律知識點一

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

必須通過做功來實現(xiàn).知識點二

能量守恒定律內(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

到另一個物體，在

轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移

的過程中，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的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中

普遍適應

的一條規(guī)律.3.表達式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)滑動摩擦力做功時，一定會引起機械能的轉(zhuǎn)化.(6)一個物體的能量增加，必定有別的物體能量減少.())(1)力對物體做了多少功，物體就具有多少能.

(

×

)能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過程中，其總量會不斷減少.

(

×

)在物體機械能減少的過程中，動能有可能是增大的.(

√

)(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.

(

×

)(

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

B

點，在

B

點速度

v

滿足

mg＋1

g2mv23＝m

R

，解得

v＝

2gR，從

P

到

B

過程，重力做功等于重力1

3勢能減小量為mgR，動能增加量為2mv2＝4mgR，合力做功等于動能增加量3mgR，機械能減少量為mgR－34mgR4

4＝1mgR，克1服摩擦力做功等于機械能的減少量4mgR，故只有B

選項正確.兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運動.若不計滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運動的過程中(CD

)A.兩滑塊組成的系統(tǒng)機械能守恒B.重力對M

做的功等于M

動能的增加C.輕繩對m

做的功等于m

機械能的增加D.兩滑塊組成的系統(tǒng)機械能損失等于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M

做負功，系統(tǒng)的機械能減小，減小的機械能等于M

克服摩擦力做的功，選項A

錯誤，D

正確.除重力對滑塊M

做正功外，還有摩擦力和繩的拉力對滑塊M

做負功，選項B

錯誤.繩的拉力對滑塊m

做正功，滑塊m

機械能增加，且增加的機械能等于拉力做的功，選項C

正確.功能關(guān)系的應用技巧運用功能關(guān)系解題時，應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，從而判斷重力勢能或彈性勢能、動能、機械能的變化.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路程.現(xiàn)將一個可以視為質(zhì)點的物塊分別從三個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摩擦因數(shù)μ

均相同.在這三個過程中，下列說法不正確的是

)沿著1

和2

下滑到底端時，物塊的速度不同，沿著2

和3

下滑到底端時，物塊的速度相同沿著1

下滑到底端時，物塊的速度最大物塊沿著3

下滑到底端的過程中，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，木板長分別為

l1、l2、l3，當物塊沿木板

1

下滑時，由動能定理1

1

12有mgh

－μmgl

cos

θ

＝1mv21－0；當物塊沿木板2

下滑時，由2

2

22動能定理有

mgh

－μmgl

cos

θ

＝1

v22－0，又

h

>h

，l

cos

θm1

2

1

1＝l2cos

θ2，可得v1>v2；當物塊沿木板3

下滑時，由動能定理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，B

對.三個過程中產(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.應選A.C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械能的增加量物體從底端到頂端全過程機械能的增加量大于全過程摩擦力對物體所做的功[解析]

對物體受力分析知，其在兩個階段所受摩擦力方向都沿斜面向上，與其運動方向相同，摩擦力對物體都做正功，A

錯誤；由動能定理知，外力做的總功等于物體動能的增加量，B

錯誤；物體機械能的增加量等于摩擦力對物體所做的功，D錯誤；設(shè)第一階段運動時間為t，傳送帶速度為v，對物體：x1＝v2t，對傳送帶：x1′＝vt，摩擦產(chǎn)生的熱Q＝Ffx

相對＝Ff(x1′1－x

)＝Ff·2tvv

，機械能增加量

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，滑塊到達右端所用時間越長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??；F

越大，a2

越大，t

越?。挥蒕＝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錯誤；力F

做的功還有一部分轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)熱量Q，故A

錯誤.求解相對滑動過程中能量轉(zhuǎn)化問題的思路正確分析物體的運動過程，做好受力分析.利用運動學公式，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相對中x相對為兩接觸物體間的相對位移，若物體在傳送帶上做往復運動時，則x

相對為總的相對路程.能量守恒定律及應用1.對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

點由靜止釋放，小球在B、D

間某點靜止，在小球滑到最低點的整個過程中，關(guān)于小球的動能、重力勢能和彈簧的彈性勢能，下列說法正確的是

(

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

C.小球的動能與彈簧的彈性勢能之和保持不變D.小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和保持不變B[解析]小球與彈簧組成的系統(tǒng)在整個過程中，機械能守恒.彈簧處于原長時彈性勢能為零，小球從C

點到最低點的過程中，彈簧的彈性勢能先減小后增大，所以小球的動能與重力勢能之和先增大后減小，A

項錯誤，B

項正確；小球的重力勢能不斷減小，所以小球的動能與彈簧的彈性勢能之和不斷增大，

C項錯誤；小球的初、末動能均為零，所以上述過程中小球的動能先增大后減小，所以小球的重力勢能與彈簧的彈性勢能之和先減小后增大，D

項錯誤.現(xiàn)給A、B

一初速度v0＝3

m/s，使A

開始沿斜面向下運動，B

向上運動，物體A

將彈簧壓縮到最短后又恰好能彈到C

點.已知重力加速度取g＝10

m/s2，不計空氣阻力，整個過程中，輕繩始終處于伸直狀態(tài)，求：物體A

向下運動剛到C

點時的速度大??；彈簧的最大壓縮量；

(3)彈簧的最大彈性勢能.[解題指導]

(1)系統(tǒng)從開始到

C

點的過程中，由于摩擦力做負功，機械能減少.物體A壓縮彈簧到最低點又恰好彈回C點，系統(tǒng)勢能不變，動能全部克服摩擦力做功.物體A在壓縮彈簧過程中，系統(tǒng)重力勢能不變，動能一部分克服摩擦力做功，一部分轉(zhuǎn)化為彈性勢能.[解析]

(1)物體

A

向下運動剛到

C

點的過程中，對

A、B組成的系統(tǒng)應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點的過程中，系統(tǒng)動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對于能量轉(zhuǎn)化的過程，可以從以下兩方面來理解：(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)化是通過做功來實現(xiàn)的，即做功的過程就是能量轉(zhuǎn)化的過程，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彈簧的彈性勢能增加了10

J滑塊的動能增加了10

J滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能增加了10

JD.滑塊和彈簧組成的系統(tǒng)機械能守恒解析：拉力F

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

正確，A、B、D

均錯誤.2.[功能關(guān)系的應用]韓曉鵬是我國首位在冬奧會雪上項目奪冠的運動員.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，重力對他做功

1

900 J，他克服阻力做功

100

J.韓曉鵬在此過程中(

C

)動能增加了1

900

J動能增加了2

000

J重力勢能減小了1

900

J重力勢能減小了2

000

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

ΔEk＝WG＋Wf＝1

900

J－100

J＝1

800

J，A、B

項錯誤；重力做功與重力勢能改變量的關(guān)系為WG＝－ΔEp，即重力勢能減少了1

900

J，C

項正確，D項錯誤.ABA.機械能損失了mghB.動能損失了2mgh2mghC.動能損失了12mghD.機械能損失了1解析：由物體做勻減速直線運動的加速度和牛頓第二定律f

f可知mgsin

30°＋F

＝ma，解得F

＝12mg，上升過程中的位移為2h，因此克服摩擦力做的功為

mgh，選項

A

正確；合外力為mg，由動能定理可知動能損失了2mgh，選項B

正確，選項C、D

錯誤.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，因為木板B

不固定時木塊A

的位移要比木板B

固定時長，所以