《（浙江選考）2020版高考物理大一輪復習 第五章 機械能守恒定律 第4講 功能關系 能量守恒定律學案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《（浙江選考）2020版高考物理大一輪復習 第五章 機械能守恒定律 第4講 功能關系 能量守恒定律學案（15頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、第4講功能關系能量守恒定律考試標準知識內(nèi)容考試要求說明能量守恒定律與能源d不要求用能量守恒定律進行較復雜的計算.一、功能關系1功是能量轉化的量度，功和能的關系一是體現(xiàn)在不同的力做功，對應不同形式的能轉化，具有一一對應關系，二是做功的多少與能量轉化的多少在數(shù)值上相等2做功對應變化的能量形式(1)合外力的功影響物體動能的變化(2)重力的功影響物體重力勢能的變化(3)彈簧彈力的功影響彈性勢能的變化(4)除重力或系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的力做功影響物體機械能的變化(5)滑動摩擦力的功影響系統(tǒng)內(nèi)能的變化(6)電場力的功影響電勢能的變化自測1自然現(xiàn)象中蘊藏著許多物理知識，如圖1所示為一個盛水袋，某人從側面緩慢推袋壁

2、使它變形，則水的勢能()圖1A增大B變小C不變D不能確定答案A二、能量守恒定律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化為另一種形式，或者從一個物體轉移到別的物體，在轉化或轉移的過程中，能量的總量保持不變2表達式E減E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自測2(多選)關于能量守恒定律，下列說法中正確的是()A能量能從一種形式轉化為另一種形式，但不能從一個物體轉移到另一個物體B能量的形式多種多樣，它們之間可以相互轉化C一個物體能量增加了，必然

3、伴隨著別的物體能量減少D能量守恒定律證明了能量既不會創(chuàng)生也不會消失答案BCD自測3下列說法正確的是()A隨著科技的發(fā)展，第一類永動機是可以制成的B太陽照射到地球上的光能轉化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了C“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的D有種“全自動”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動，說明能量可以憑空產(chǎn)生答案C命題點一功能關系的理解和應用1牢記三條功能關系(1)重力做的功等于重力勢能的減少量，彈力做的功等于彈性勢能的減少量；(2)合外力做的功等于動能的變化；(3)除重力、彈力外，其他力做的功等于機械能的變化2功能關系的選用

4、原則在應用功能關系解決具體問題的過程中(1)若只涉及動能的變化則用動能定理分析(2)若只涉及重力勢能的變化則用重力做功與重力勢能變化的關系分析(3)若只涉及機械能變化則用除重力和彈力之外的力做功與機械能變化的關系分析例1質量為2kg的物體以10m/s的初速度，從起點A出發(fā)豎直向上拋出，在物體上升到某一點的過程中，物體的動能損失了50 J，機械能損失了10 J，設物體在上升、下降過程空氣阻力大小恒定，則該物體再落回到A點時的動能為(取g10 m/s2)()A40JB60JC80JD100J答案B解析物體拋出時的總動能為100 J，在物體上升到某一點時，物體的動能損失了50 J，機械能損失了10

5、J，則動能損失100 J時，機械能損失20 J，此時物體速度為0，物體到達最高點，返回時，機械能還會損失20 J，故物體從拋出到落回到A點，共損失機械能40 J，則物體再落回到A點時的動能為60 J，A、C、D錯誤，B正確變式1第17屆亞運會于2014年9月19日10月4日在韓國仁川舉行，我國運動員薛長銳、李玲以5.55m和4.35m分別奪得男、女撐桿跳金牌如果把撐桿跳全過程分成四個階段：ab、bc、cd、de，如圖2所示，不計空氣阻力，則對這四個階段的描述不正確的是()圖2Aab階段：加速助跑，人和桿的總機械能增加Bbc階段：桿彎曲、人上升，系統(tǒng)動能減少，重力勢能和彈性勢能增加Ccd階段：桿

6、伸直、人上升，人的動能減少量等于重力勢能增加量Dde階段：人過橫桿后下落，重力所做的功等于人動能的增加量答案C解析ab階段：加速過程中，人和桿的動能增加，重力勢能不變，人和桿的機械能增加，所以A正確；bc階段：人上升過程中，人和桿的動能減少，重力勢能和桿的彈性勢能均增加，所以B正確；cd階段：桿在恢復原長的過程中，人的動能和桿的彈性勢能的減少量之和等于重力勢能的增加量，所以C錯誤；de階段：只有重力做功，重力所做的功等于人動能的增加量，所以D正確變式2升降機底板上放一質量為100 kg的物體，物體隨升降機由靜止開始豎直向上移動5m時速度達到4 m/s，則此過程中(g取10m/s2)()A升降機

7、對物體做功5800JB合外力對物體做功5800JC物體的重力勢能增加500JD物體的機械能增加800J答案A解析根據(jù)動能定理得W升mghmv2，可解得W升5800J，A正確；合外力做的功為mv210042J800J，B錯誤；物體重力勢能增加mgh100105J5000J，C錯誤；物體機械能增加EFhW升5800J，D錯誤變式3質量為m的物體，由靜止開始下落，由于空氣阻力，下落的加速度為g，在物體下落h的過程中，下列說法不正確的是()A物體動能增加了mghB物體的重力勢能減少了mghC物體克服阻力所做的功為mghD物體的機械能減少了mgh答案D解析根據(jù)牛頓第二定律可得合力Fmamg，合力方向向下

8、，位移方向向下，合力做正功，大小為WFhmgh，根據(jù)動能定理可得物體的動能增量為mgh，A正確；物體下落h高度，重力做功mgh，則重力勢能減少mgh，B正確；物體下落過程中FmgFfmg，受到的阻力為Ffmg，物體克服阻力所做的功為mgh，機械能減少量等于阻力所做的功，故機械能減少了mgh，故C正確，D錯誤命題點二摩擦力做功與能量轉化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移，不會轉化為內(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

9、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：機械能全部轉化為內(nèi)能；有一部分機械能在相互摩擦的物體間轉移，另外一部分轉化為內(nèi)能(3)摩擦生熱的計算：QFfx相對其中x相對為相互摩擦的兩個物體間的相對路徑長度從功的角度看，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)能的增加量例2如圖3所示，質量為M、長度為L的小車靜止在光滑的水平面上，質量為m的小物塊，放在小車的最左端，現(xiàn)用一水平力F作用在小物塊上，小物塊與小車間的摩擦力為Ff，經(jīng)過一段時間小車運動的位移為x，小物塊剛好滑到小車的右端，則下列說法中正確的是()圖3A此時物塊的動能為F

10、(xL)B此時小車的動能為Ff(xL)C這一過程中，物塊和小車增加的機械能為FxFfLD這一過程中，因摩擦而產(chǎn)生的熱量為FfL答案D解析對小車由動能定理知WFfxEk，故EkFfx，B錯誤；對小物塊由動能定理得F(Lx)Ff(Lx)Ek，A錯誤；物塊和小車增加的機械能EEkEkF(Lx)FfL，C錯誤；摩擦產(chǎn)生的熱量QFfL，D正確變式4(多選)如圖4所示為生活中磨刀的示意圖，磨刀石靜止不動，刀在手的推動下從右向左勻速運動，發(fā)生的位移為x，設刀與磨刀石之間的摩擦力大小為Ff，則下列敘述中正確的是()圖4A摩擦力對刀做負功，大小為FfxB摩擦力對刀做正功，大小為FfxC摩擦力對磨刀石做正功，大小

11、為FfxD摩擦力對磨刀石不做功答案AD命題點三能量守恒定律的理解和應用1當涉及滑動摩擦力做功，機械能不守恒時，一般應用能量轉化和守恒定律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E減和增加的能量總和E增，最后由E減E增列式求解例3如圖5所示，光滑水平面AB與豎直面內(nèi)的半圓形導軌在B點相切，半圓形導軌的半徑為R.一個質量為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，當它經(jīng)過B點進入導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：圖5(1

12、)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)能答案(1)mgR(2)mgR解析(1)設物體在B點的速度為vB，所受彈力為FNB，由牛頓第二定律得：FNBmgm由牛頓第三定律FNB8mgFNB由能量守恒定律可知物體在A點時彈簧的彈性勢能EpmvB2mgR(2)設物體在C點的速度為vC，由題意可知mgm物體由B點運動到C點的過程中，由能量守恒定律得QmvB2(mvC22mgR)解得QmgR.變式5質量為m的物體以初速度v0沿水平面向左開始運動，起始點A與一輕彈簧O端相距s，如圖6所示已知物體與水平面間的動摩擦因數(shù)為，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

13、彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為()圖6A.mv02mg(sx)B.mv02mgxCmgsDmg(sx)答案A解析根據(jù)功的定義式可知物體克服摩擦力做功為Wfmg(sx)，由能量守恒定律可得mv02W彈Wf，W彈mv02mg(sx)，故選項A正確變式6如圖7所示，一個質量為m的鐵塊(可視為質點)沿半徑為R的固定半圓軌道上邊緣由靜止滑下，到半圓底部時，軌道所受壓力為鐵塊重力的1.5倍，則此過程中鐵塊損失的機械能為()圖7A.mgRBmgRC.mgRD.mgR答案D解析在半圓底部，由牛頓第二定律有FNmgm，由牛頓第三定律有FNFN1.5mg，則此時鐵塊的動能Ekmv2mgR由能量守恒知

14、EmgREkmgR.1.如圖1，跳傘員跳傘后最初一段時間降落傘并不打開，跳傘員在重力和空氣阻力作用下做加速運動，下落一定高度后，降落傘打開，跳傘員做減速運動，速度減小至一定值后便不再減小，跳傘員以這一速度勻速下降在跳傘過程中，下列說法中正確的是()圖1A降落傘打開后到落地的過程中，跳傘員始終處于超重狀態(tài)B跳傘員在整個下落過程中機械能一直減小C跳傘員在整個下落過程中機械能先增大后減小D如果在下落過程中，受到水平吹來的風，跳傘員將做平拋運動答案B2.(多選)游樂場的一種滑梯，它是由很小一段弧形軌道將傾斜直軌道和水平軌道連接組成的，如圖2所示一位小朋友從斜軌道頂端由靜止開始自由下滑，經(jīng)過很小一段弧形

15、軌道滑到水平軌道上，繼續(xù)滑動一段距離后停下則小朋友()圖2A沿傾斜軌道下滑過程中機械能一定增加B沿弧形軌道滑動過程中對軌道做了負功C沿水平軌道滑動過程中，摩擦力對小朋友做了負功D在整個滑動過程中，重力做功和小朋友克服摩擦力做的功相等答案CD解析沿傾斜軌道下滑過程中，摩擦力做負功，小朋友的機械能減小，轉化為內(nèi)能，故A錯誤沿弧形軌道滑動過程中，軌道位移為0，故小朋友對軌道做功為0，故B錯誤沿水平軌道滑動過程中，摩擦力方向與位移方向相反，摩擦力對小朋友做負功，故C正確整個運動過程中，小朋友的動能變化量為零，由動能定理可知，外力對小朋友所做的總功為零，則重力做功和小朋友克服摩擦力做的功相等，故D正確3

16、.(多選)一運動員穿著飛翔裝備從飛機上跳出后的一段運動過程可近似認為是勻變速直線運動，如圖3所示，運動員的運動方向與水平方向的夾角為53，運動員做勻變速直線運動的加速度大小為.已知運動員(包含裝備)的質量為m，則在運動員下落高度為h的過程中，下列說法正確的是()圖3A運動員重力勢能的減少量為B運動員動能的增加量為C運動員動能的增加量為mghD運動員的機械能減少了答案CD解析由題意知運動員下落的高度為h，Wmgh，運動員重力勢能的減少量為mgh，故A錯誤；運動員下落的高度為h，則飛行的距離：Lh，運動員受到的合外力：F合mamg，運動員動能的增加量等于合外力做的功，即：EkW合mghmgh，故B

17、錯誤，C正確；運動員重力勢能的減少量為mgh，動能的增加量為mgh，則運動員的機械能減少了mgh，故D正確4.如圖4所示是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結構圖，圖中和為楔塊，和為墊板，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()圖4A緩沖器的機械能守恒B摩擦力做功消耗機械能C墊板的動能全部轉化為內(nèi)能D彈簧的彈性勢能全部轉化為動能答案B解析由于車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中克服摩擦力做功，所以緩沖器的機械能減少，選項A錯誤，B正確；彈簧壓縮的過程中，墊板的動能轉化為內(nèi)能和彈簧的彈性勢能，選項C、D錯誤5從地面豎直上拋一個質量為m的小球，小球上升的最大高度為h.設上升和下降過

18、程中空氣阻力的大小恒定為Ff.下列說法正確的是()A小球上升的過程中動能減少了mghB小球上升和下降的整個過程中機械能減少了FfhC小球上升的過程中重力勢能增加了mghD小球上升的過程中動能減少了Ffh答案C解析動能減少量等于克服合力做的功，即Ek(mgFf)h，選項A、D錯誤；機械能減少量等于克服除重力、彈力之外的其他力做的功，即E2Ffh，選項B錯誤；上升過程中重力勢能增加量等于克服重力做的功，即Epmgh，選項C正確6.如圖5所示，在水平地面上安放一豎直輕彈簧，彈簧上端與一木塊m相連，在木塊上加一豎直向下的力F，使木塊緩慢下移0.1m，力F做功2.5J，此時木塊剛好再次處于平衡狀態(tài)，則在

19、木塊下移過程中，彈簧彈性勢能的增加量()圖5A等于2.5JB大于2.5JC小于2.5JD無法確定答案B解析力F對木塊做功2.5J，木塊和彈簧組成的系統(tǒng)的機械能增加2.5J，由于木塊緩慢下移，動能并未增加，而重力勢能減少，故根據(jù)能量守恒定律知，彈簧彈性勢能必大于2.5J(木塊減少的重力勢能也轉化為彈簧的彈性勢能)7.如圖6所示，足球從草皮上的位置被踢出后落到草皮上的位置，空中到達的最高點為位置，則()圖6A位置足球動能等于0B位置到位置過程只有重力做功C位置到位置的過程中足球的動能全部轉化為重力勢能D位置到位置過程足球動能的變化量等于合力做的功答案D解析足球在最高點位置時有水平方向的速度，動能不

20、等于0，A選項錯誤；足球在運動過程中受重力和空氣阻力作用，所以從位置到位置的過程中有重力和空氣阻力做功，B選項錯誤；從位置到位置的過程中，動能轉化為重力勢能和內(nèi)能，C選項錯誤；從位置到位置的過程中，根據(jù)動能定理可知，合外力做的功等于動能的變化量，D選項正確8如圖7所示，“蹦極”運動中，運動員身系彈性繩(質量不計)下落，不計空氣阻力下列有關運動員從彈性繩剛繃緊到最低點的下落過程中的說法正確的是()圖7A運動員的加速度一直減小B彈性繩的彈性勢能為零時，運動員的動能最大C彈性繩的彈性勢能最大時，運動員的動能為零D運動員重力勢能的減少量等于彈性繩彈性勢能的增加量答案C解析運動員從彈性繩剛繃緊到最低點的

21、下落過程中，受到向下的重力和向上的彈力，開始階段，重力大于彈力，彈力不斷增大，合力減小，加速度減小，速度增大當彈力等于重力時加速度為零之后，彈力大于重力，合力向上且不斷增大，運動員做減速運動，加速度增大，所以運動員的加速度先減小后增大，故A錯誤；彈性繩的彈性勢能為零時，彈力為零，運動員受的合力向下，速度增大，此時速度不是最大，彈力等于重力時速度最大，故B錯誤；彈性繩的彈性勢能最大時，運動員到達最低點，動能為零，故C正確；對于運動員、地球和彈性繩組成的系統(tǒng)，只有重力和彈力做功，系統(tǒng)的機械能守恒，則運動員重力勢能的減少量等于彈性繩彈性勢能的增加量與運動員動能增加量之和，故D錯誤9一種車輛下坡重力勢

22、能回收發(fā)電裝置，在車下坡時將重力勢能通過發(fā)電機轉換成電能給蓄電池充電，設一輛裝有這種發(fā)電裝置、質量為2t的汽車，在一個連續(xù)下坡路段豎直高度下降了60m，其重力勢能轉換為電能的效率為10%，則在這過程中這輛汽車通過這種裝置產(chǎn)生的電能為(g10m/s2)()A120JB1200JC12000JD120000J答案D解析根據(jù)能量守恒，在該過程中重力勢能轉化為電能且效率為10%，則產(chǎn)生的電能為：Emgh10%2000106010%J120000J.10在奧運比賽項目中，高臺跳水是我國運動員的強項質量為60kg的跳水運動員進入水中后受到水的阻力做豎直向下的減速運動，設水對他的阻力大小恒為2600N，那么

23、在他減速下降2m的過程中，下列說法正確的是(g取10m/s2)()A他的動能減少了5200JB他的重力勢能減少了1200JC他的機械能減少了4000JD他的機械能保持不變答案B解析在運動員減速下降2m的過程中，運動員受重力和阻力，由動能定理得(mgF)hEk，解得Ek4000J，A錯誤；他的重力勢能減少了mgh1200J，B正確；除了重力、彈力之外的力做的功等于機械能的變化，故他的機械能減少了Fh5200J，C、D錯誤11如圖8所示，A、B兩球質量相等，A球用不能伸長的輕繩系于O點，B球用輕彈簧系于O點，O與O點在同一水平面上，分別將A、B球拉到與懸點等高處，使繩和輕彈簧均處于水平，彈簧處于自

24、然狀態(tài)，將兩球分別由靜止開始釋放，當兩球達到各自懸點的正下方時，兩球仍處在同一水平面上，不計空氣阻力，則()圖8A兩球到達各自懸點的正下方時，兩球動能相等B兩球到達各自懸點的正下方時，A球動能較大C兩球到達各自懸點的正下方時，B球動能較大D兩球到達各自懸點的正下方時，受到的拉力相等答案B解析整個過程中兩球減少的重力勢能相等，A球減少的重力勢能完全轉化為A球的動能，B球減少的重力勢能轉化為B球的動能和彈簧的彈性勢能，所以到達懸點正下方時A球的動能大于B球的動能，所以B正確，A、C錯誤；在懸點正下方位置根據(jù)牛頓第二定律，小球所受拉力與重力的合力提供向心力，則A球受到的拉力較大，所以D錯誤12起跳摸

25、高是學生經(jīng)常進行的一項體育活動，一質量為m的同學彎曲兩腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，從該同學用力蹬地到剛離開地面的起跳過程中，他的重心上升了h，離地時他的速度大小為v.在起跳過程中，下列說法正確的是()A該同學機械能增加了mghB該同學機械能增量為mghmv2C地面的支持力對該同學做功為mghmv2D該同學所受的合外力對其做功為mv2mgh答案B解析該同學重心升高h，重力勢能增加了mgh，又知離地時獲得動能為mv2，則機械能增加了mghmv2，A錯，B對；該同學與地面作用過程中，支持力對該同學做功為零，C錯；該同學所受的合外力做功等于動能增量，則W合mv2，D錯13某同學用如圖9所示的裝置測量一

26、個凹形木塊的質量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量m0800g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，則木塊的質量m為()圖9A100gB200gC300gD400g答案D解析根據(jù)能量守恒定律，有mglAB1Ep，(m0m)glAB2Ep，聯(lián)立得m400g，D正確14太陽能汽車是利用太陽能電池板將太陽能轉化為電能工作的一種新型汽車已知太陽輻射的總功率約為41026W，太陽到地球

27、的距離約為1.51011m，假設太陽光傳播到達地面的過程中約有40%的能量損耗，某太陽能汽車所用太陽能電池板接收到的太陽能轉化為機械能的轉化效率約為15%.如果驅動該太陽能汽車正常行駛所需的機械功率為5kW，且其中的來自太陽能電池，則所需的太陽能電池板的面積至少約為(已知半徑為r的球體積為Vr3，球表面積為S4r2)()A2m2B6m2C8m2D12m2答案C解析先建立如圖所示，球體均勻輻射模型根據(jù)能量分配關系得：S15%P，求得S7.85m2，故只有選項C正確15如圖10所示，一物體質量m2kg，在傾角37的斜面上的A點以初速度v03 m/s下滑，A點距彈簧上端B的距離AB4 m當物體到達B

28、后將彈簧壓縮到C點，最大壓縮量BC0.2 m，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AD3 m擋板及彈簧質量不計，g取10 m/s2，sin370.6，cos370.8，求：圖10(1)物體與斜面間的動摩擦因數(shù)；(2)彈簧的最大彈性勢能Epm.答案(1)0.52(2)24.4J解析(1)物體從A點至最后彈到D點的全過程中，動能減少Ekmv029J.重力勢能減少EpmglADsin3736J.機械能減少EEkEp45J減少的機械能全部用來克服摩擦力做功，即WfFfl45J，而路程l5.4m，則Ff8.33N.而Ffmgcos37，所以0.52.(2)由A到C的過程：動能減少Ekmv029J.重力勢能減少EpmglACsin3750.4J.物體克服摩擦力做的功WfFflACmgcos37lAC35J.由能量守恒定律得：EpmEkEpWf24.4J.15