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(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(2)重力做負(fù)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(fù)功，彈性勢能(3)W彈＝－ΔEp＝Ep1－Ep2只有重力、彈簧彈力做功機(jī)械能機(jī)械能守恒，ΔE＝0除重力和彈簧彈力之外的其他力做的功機(jī)械能(1)其他力做多少正功，物體的機(jī)械能就多少(2)其他力做多少負(fù)功，物體的機(jī)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(jī)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＝二、兩種摩擦力做功特點(diǎn)的比較類型比較靜摩擦力做功滑動摩擦力做功不同點(diǎn)能量的轉(zhuǎn)化方面只有機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體，而沒有機(jī)械能轉(zhuǎn)化為其他形式的能(1)將部分機(jī)械能從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到另一個(gè)物體(2)一部分機(jī)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(diǎn)兩種摩擦力對物體可以做正功，也可以做負(fù)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(gè)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(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(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．命題點(diǎn)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(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(jìn)入圓筒中，不計(jì)空氣阻力．下列說法中正確的是()A．小球向上運(yùn)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(shí)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(jī)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(jì)的光滑定滑輪，跨過定滑輪的不可伸長細(xì)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(diǎn)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(jī)械能守恒B．物塊A剛與彈簧接觸時(shí)，物塊B的動能最大C．細(xì)線的拉力對物塊B做的功等于B增加的機(jī)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(gè)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(dá)最低點(diǎn)的過程中，q的重力勢能減少了eq\f(7,2)mgLB．q到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，q的速度大小為eq\r(gL)C．q到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)，輕桿對q的作用力為5mgD．從釋放到q到達(dá)最低點(diǎn)的過程中，輕桿對q做的功為－3mgL命題點(diǎn)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(jī)用不計(jì)質(zhì)量的細(xì)鋼繩跨過定滑輪與一電動機(jī)相連，通電后電動機(jī)帶動升降機(jī)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(jì)．則()A．升降機(jī)勻加速上升過程中，升降機(jī)底板對人做的功等于人增加的動能B．升降機(jī)勻加速上升過程中，升降機(jī)底板對人做的功等于人增加的機(jī)械能C．升降機(jī)勻速上升過程中，升降機(jī)底板對人做的功等于人增加的機(jī)械能D．升降機(jī)上升的全過程中，升降機(jī)拉力做的功大于升降機(jī)和人增加的機(jī)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(diǎn))放在小車的最左端?，F(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(yùn)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(shí)，小車運(yùn)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(dá)小車最右端時(shí)具有的動能為(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(yuǎn)＝0.2m的光滑軌道上P點(diǎn)由靜止開始下滑，滑到水平傳送帶上的A點(diǎn)，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(shí)針勻速運(yùn)動(g取10m/s2)，則()A．物體從A運(yùn)動到B的時(shí)間是1.5sB．物體從A運(yùn)動到B的過程中，摩擦力對物體做功為2JC．物體從A運(yùn)動到B的過程中，產(chǎn)生的熱量為2JD．物體從A運(yùn)動到B的過程中，帶動傳送帶轉(zhuǎn)動的電動機(jī)多做的功為10J命題點(diǎn)精析（三）能量守恒定律的應(yīng)用1．對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．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(diǎn)以初速度v0＝3m/s下滑，A點(diǎn)距彈簧上端B的距離AB＝4m．當(dāng)物體到達(dá)B點(diǎn)后將彈簧壓縮到C點(diǎn)，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(diǎn)，D點(diǎn)距A點(diǎn)的距離AD＝3m．擋板及彈簧質(zhì)量不計(jì)，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(shí)，其動能減少了E1，機(jī)械能減少了E2，不計(jì)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(yùn)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(gè)以“開發(fā)扶貧、生態(tài)建設(shè)”為主題的試驗(yàn)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(jī)，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(jì)電阻)中產(chǎn)生電流，實(shí)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(jī)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(diǎn)，O點(diǎn)與B點(diǎn)在同一水平線上，BC>AB，AB＝h，環(huán)從A處由靜止釋放運(yùn)動到B點(diǎn)時(shí)彈簧仍處于伸長狀態(tài)，整個(gè)運(yùn)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(yùn)動時(shí)的加速度大小為2g，則在環(huán)向下運(yùn)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(yùn)動D．環(huán)的速度最大的位置在B、C兩點(diǎn)之間練7某同學(xué)用如圖所示的裝置測量一個(gè)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(diǎn)，靜止釋放后，木塊右端恰能運(yùn)動到B1點(diǎn)．在木塊槽中加入一個(gè)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(diǎn)，靜止釋放后木塊離開彈簧，右端恰能運(yùn)動到B2點(diǎn)，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(diǎn)相切，半圓形導(dǎo)軌的半徑為R.一個(gè)質(zhì)量為m的物體將彈簧壓縮至A點(diǎn)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(diǎn)進(jìn)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(yùn)動恰能到達(dá)最高點(diǎn)C.不計(jì)空氣阻力，重力加速度為g，試求：(1)物體在A點(diǎn)時(shí)彈簧的彈性勢能；(2)物體從B點(diǎn)運(yùn)動至C點(diǎn)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