高中物理功能关系专题
高中物理专题练习《功能关系》
一个人站在船头,按图中A. B. 两种情况用同样大小的力拉绳,设船的质量一样,水的阻力不计,从静止开始在相同的t时间内(t时间内,A. 图中小船未碰岸,B. 图中两船未相遇),两种情况人所做的功分别为W a和W b,在t时刻人拉绳做功的瞬时功率分别为P a和P b,则有( )A. W a＞W b, P a＞P bB. W a=W b, P a=P bC. W a＜W b, P a＜P bD. W a＜W b, P a＞P b答案：C来源：题型：单选题，难度：理解如图所示,轻弹簧一端系一个质量为m的小球,另一端固定于O点,弹簧的劲度系数为k,将小球拉到与O点等高处,弹簧恰为原长时,将小球由静止释放,达到最低点时,弹簧的长度为l,对于小球的速度v和弹簧的伸长量△l有( ).A .△l=mg/k B. △l=3mg/kC. υ=D. υ<答案：D来源：题型：单选题，难度：理解一个小球在竖直环内至少做n次圆周运动，当它第(n-2)次经过环的最低点时速度为7 m / s，第(n-1)次经过环的最低点时速度为5 m / s，则第n次经过环的最低点时的速度Ｖ一定Ａ．v＞1 m / s B．v < 1 m / s C．v = 1 m / s D．v = 3 m / s。
答案：A来源：题型：单选题，难度：应用一根质量为M的链条一半放在光滑水平桌面上，另一半挂在桌边，如图（甲）所示。
将链条由静止释放，当链条刚离开桌面时，速度为v1.然后在链条两端各系一个质量为m的小球，把链条一半和一个小球放在光滑水平桌面上，另一半和另一个小球挂在桌边，如图（乙）所示。
又将系有小球的链条由静止释放，当链条和小球刚离开桌面时速度v2.下列判断中正确的是（）A.若M=2m，则v1=v2B.若M＞2m，则v1＜v2C.若M＜2m，则v1＜v2D.不论M与m大小关系如何，均有v1＞v2来源：题型：单选题，难度：理解如图所示，物体以100焦耳的初动能从斜面的底端向上运动，当它通过斜面上M点时其动能减少了80焦耳，机械能减少了32焦耳，如果物体能从斜面上返回底端，则物体到达底端时的动能为：A. 20焦耳B. 48焦耳C. 60焦耳D. 68焦耳答案：A来源：题型：单选题，难度：理解有一斜轨道AB与同材料的1/4圆周轨道BC圆滑相接，数据如图，D 点在C点正上方，距地面高度为3R，现让一个小滑块从D点自由下落，沿轨道刚好能滑动到A点，则它再从A点沿轨道自由滑下，能上升到的距地面最大高度是（不计空气阻力）（）A. RB. 2RC. 在0与R之间D. 在0与2R之间答案：D来源：题型：单选题，难度：理解一根铁链长为2L，重为2G，摊放在水平地面上。
高中物理必修三专题强化训练—电场中的功能关系及图像问题
高中物理必修三专题强化训练—电场中的功能关系及图像问题一、电场中的功能关系1.合外力做功等于物体动能的变化量，即W合＝ΔE k，这里的W合指合外力做的功.2.静电力做功等于带电体电势能的减少量，即W AB＝E p A－E p B＝－ΔE p.3.只有静电力做功时，带电体电势能与机械能的总量不变，即E p1＋E机1＝E p2＋E 机2.质量为m的带电小球射入匀强电场后，以方向竖直向上、大小为2g的加速度向下运动，重力加速度为g，在小球下落h的过程中()A.小球的重力势能减少了2mghB.小球的动能增加了2mghC.静电力做负功2mghD.小球的电势能增加了3mgh答案D解析带电小球受到向上的静电力和向下的重力，据牛顿第二定律F合＝F电－mg＝2mg，得F电＝3mg，在下落过程中静电力做功W电＝－3mgh，重力做功W G＝mgh，总功W＝W电＋W G＝－2mgh，根据做功与势能变化关系可判断：小球重力势能减少了mgh，电势能增加了3mgh，根据动能定理，小球的动能减少了2mgh，故选D.如图1所示，在竖直平面内，光滑绝缘直杆AC与半径为R的圆周交于B、C两点，在圆心处有一固定的正点电荷，B点为AC的中点，C点位于圆周的最低点.现有一质量为m、电荷量为－q、套在杆上的带负电小球(可视为质点)从A点由静止开始沿杆下滑.已知重力加速度为g ，A 点距过C 点的水平面的竖直高度为3R ，小球滑到B 点时的速度大小为2gR .求：图1(1)小球滑到C 点时的速度大小；(2)若以C 点为零电势点，试确定A 点的电势.答案(1)7gR (2)－mgR 2q 解析(1)因为B 、C 两点电势相等，故小球从B 到C 运动的过程中静电力做的功为零.由几何关系可得BC 的竖直高度h BC ＝3R 2根据动能定理有mg ·3R 2＝mv C 22－mv B 22解得v C ＝7gR .(2)小球从A 到C ，重力和静电力均做正功，所以由动能定理有mg ·3R ＋W 电＝mv C 22，又根据静电力做功与电势能的关系：W 电＝E p A －E p C ＝－qφA －(－qφC ).又因为φC ＝0，可得φA ＝－mgR 2q .二、电场中的图像问题1.v －t 图像(2021·湖南衡阳八中高二期末)如图2甲是某电场中的一条电场线，a 、b 是这条线上的两点，一负电荷只受静电力作用，沿电场线从a 运动到b .则在这个过程中，电荷的速度—时间图像如图乙所示，请比较a 、b 两点电势的高低和场强的大小()图2A.φa >φb ，E a <E bB.φa <φb ，E a <E bC.φa <φb ，E a >E bD.φa >φb ，E a >E b 答案B 解析负电荷从a 运动到b ，由速度—时间图像得到负电荷做加速运动，故静电力方向向右，因负电荷受到的静电力方向与场强方向相反，故场强方向向左，沿场强方向，电势降低，故φa <φb ；因为图线的斜率增大，故加速度增大，因此由a 到b 静电力增大，所以电场强度增大，即E a <E b ，B 正确.2.φ－x 图像从φ－x 图像上可直接看出电势随位置的变化，可间接求出场强E 随x 的变化情况：φ－x 图像切线斜率的绝对值k ＝|ΔφΔx |＝|U d|，表示E 的大小，场强E 的方向为电势降低最快的方向.(2020·厦门六中期中)如图3所示为某电场中x 轴上电势φ随x 变化的图像，一个带电粒子仅受静电力作用在x ＝0处由静止释放，沿x 轴正方向运动，且以一定的速度通过x ＝x 2处，则下列说法正确的是()图3A.x1和x2处的电场强度均为零B.x1和x2之间的场强方向不变C.粒子从x＝0到x＝x2过程中，电势能先增大后减小D.粒子从x＝0到x＝x2过程中，加速度先减小后增大答案D解析φ－x图像的切线斜率越大，则场强越大，A项错误；由切线斜率的正负可知，x1和x2之间的场强方向先沿x轴负方向后沿x轴正方向，B项错误；粒子在x＝0处由静止沿x轴正方向运动，表明粒子运动方向与静电力方向同向，静电力先做正功后做负功，电势能先减小后增大，C项错误；由图线的切线斜率可知，从x＝0到x＝x2过程中电场强度先减小后增大，因此粒子的加速度先减小后增大，D项正确.3.E－x图像(1)E－x图像中，E的数值反映电场强度的大小，E的正负反映E的方向，E为正表示电场方向为正方向.(2)E－x图线与x轴所围的面积表示“两点之间的电势差U”，电势差的正负由沿场强方向电势降低判断.(多选)静电场在x轴上的电场强度E随x的变化关系图像如图4所示，x 轴正方向为电场强度正方向，带正电的点电荷沿x轴运动，则点电荷()图4A.在x2和x4处电势能相等B.由x1运动到x3的过程中电势能增大C.由x1运动到x4的过程中静电力先增大后减小D.由x1运动到x4的过程中静电力先减小后增大答案BC解析由题图可知，x1到x4电场强度先变大再变小，则点电荷受到的静电力先增大后减小，C正确，D错误；由x1到x3及由x2到x4过程中，静电力均做负功，电势能均增大，A错误，B正确.4.E p－x图像在光滑绝缘的水平桌面上有一带电的小球，只在静电力的作用下沿x轴正方向运动，其电势能E p随位移x变化的关系如图5所示.下列说法正确的是()图5A.小球一定带负电荷B.x1处的电场强度一定小于x2处的电场强度C.x1处的电势一定比x2处的电势高D.小球在x1处的动能一定比在x2处的动能大答案B解析根据题意知小球在运动过程中电势能逐渐减小，所以静电力做正功，由于不知道电场方向，故不知道静电力和电场线的方向的关系，故小球的带电性质不确定，故A错误；E p－x图像在某点的切线的斜率大小等于在该点受到的电场力大小，x1处的斜率小于x2处的，所以x1处受到的静电力小于x2处受到的静电力，由F＝qE可知x1处电场强度小于x2处电场强度，故B正确；根据φ＝E pq知，小球的电势能减小，但由于小球的电性不确定，所以x1和x2的电势关系不确定，故C 错误；根据能量守恒知，小球在x1处的电势能大于x2处的电势能，所以小球在x1处的动能小于x2处的动能，故D错误.1.一带电粒子仅在静电力的作用下从A点运动到B点，其速度－时间图像如图1所示.下列说法中不正确的是()图1A.A点的场强一定大于B点的场强B.A点的电势一定比B点的电势高C.粒子在A点的电势能一定大于在B点的电势能D.静电力一定对粒子做正功答案B解析由题图可知，带电粒子做加速度减小的加速运动，根据a＝qEm，a A＞a B，可得E A＞E B，所以A正确；根据动能定理qU AB＝12mv B2－12mv A2，粒子带电性质未知，无法判断U AB的正负，即无法判断两点电势高低，所以B错误；由题图可知，v B>v A，故静电力对粒子做正功，电势能减小，所以C、D正确.2.(多选)(2020·云南民族大学附属中学期中)如图2所示，在等量正电荷形成的电场中，画一正方形ABCD，对角线AC与两点电荷连线重合，两对角线交点O恰为电荷连线的中点.下列说法正确的是()图2A.B、D两点的电场强度及电势均相同B.A、B两点间的电势差U AB与C、D两点间的电势差U CD相等C.一质子由B点沿B→O→D路径移至D点，电势能先增大后减小D.一电子由C点沿C→O→A路径移至A点，静电力对其先做负功后做正功答案BCD解析B、D两点的电场强度方向相反，故两点的电场强度不可能相同，选项A 错误；根据对称性，A、C两点的电势相等，B、D两点的电势相等，故A、B两点间的电势差U AB与C、D两点间的电势差U CD相等，选项B正确；B、O、D三点相比较，O点的电势最高，故一质子由B点沿B→O→D路径移至D点，电势能先增大后减小，选项C正确；A、O、C三点相比较，O点的电势最低，电子在O点的电势能最大，故一电子由C点沿C→O→A路径移至A点，电势能先变大后变小，所以静电力对其先做负功后做正功，选项D正确.3.(多选)(2019·江苏卷)如图3所示，ABC为等边三角形，电荷量为＋q的点电荷固定在A 点.先将一电荷量也为＋q 的点电荷Q 1从无穷远处(电势为0)移到C 点，此过程中，静电力做功为－W .再将Q 1从C 点沿CB 移到B 点并固定.最后将一电荷量为－2q 的点电荷Q 2从无穷远处移到C 点.下列说法正确的有()图3A.Q 1移入之前，C 点的电势为W qB.Q 1从C 点移到B 点的过程中，所受静电力做的功为0C.Q 2从无穷远处移到C 点的过程中，所受静电力做的功为2WD.Q 2在移到C 点后的电势能为－4W答案ABD 解析根据静电力做功可知－W ＝q (0－φC 1)，解得φC 1＝W q，选项A 正确；B 、C 两点到A 点的距离相等，这两点电势相等，Q 1从C 点移到B 点的过程中，静电力做功为0，选项B 正确；根据对称和电势叠加可知，A 、B 两点固定电荷量均为＋q 的电荷后，C 点电势为φC 2＝2φC 1＝2W q，带电荷量为－2q 的点电荷Q 2在C 点的电势能为E p C ＝(－2q )×φC 2＝－4W ，选项D 正确；Q 2从无穷远处移到C 点的过程中，静电力做的功为0－E p C ＝4W ，选项C 错误.4.空间某一静电场的电势φ在x 轴上分布如图4所示，A 、B 、C 、D 是x 轴上的四点，电场强度在x 方向上的分量大小分别是E A 、E B 、E C 、E D ，则()图4A.E A>E BB.E C>E DC.A、D两点在x方向上的场强方向相同D.同一负电荷在A点时的电势能大于在B点时的电势能答案A解析φ－x图像的斜率表示场强，A点的斜率大于B点，所以E A>E B，同理E C<E D，A、D两点在x方向上的场强方向相反，A正确，B、C错误；根据E p＝φq可知，负电荷在电势低的地方电势能大，B点电势低，所以在B点时电势能大，D错误.5.某空间存在一条沿x轴方向的电场线，电场强度E随x变化的规律如图5所示，图线关于坐标原点中心对称，A、B是x轴上关于坐标原点O对称的两点，C点是OB的中点.则下列说法正确的是()图5A.电势差U OC＝U CBB.电势差U OC＞U CBC.取无穷远处电势为零，则O点处电势也为零D.电子从A点由静止释放后的运动轨迹在一条直线上答案D解析E－x图像中图线与x轴围成的面积表示电势差，由题图可知，OC与图线围成的面积小于CB与图线围成的面积，故电势差U CB＞U OC，A、B错误；若把一个正点电荷从O点沿x轴正方向移到无穷远处，静电力一直在做功，所以O点电势与无穷远处电势不相等，C错误；电子从A点由静止释放后一直受到沿x轴方向的力作用，即力与运动方向一直在同一条直线上，故电子的运动轨迹在一条直线上，D正确.6.如图6甲，直线ab是电场中的一条电场线，从a点无初速度释放一电子，电子仅在静电力作用下，沿直线从a点运动到b点，其电势能E p随位移x变化的规律如图乙所示.设a、b两点的电场强度分别为E a和E b，电势分别为φa和φb.则()图6A.E a＝E bB.E a＜E bC.φa＜φbD.φa＞φb答案C解析电势能E p随位移x变化的图像中切线斜率的绝对值表示静电力的大小，F ＝qE，由题图可知切线斜率逐渐变小，所以电场强度逐渐变小，即E a>E b，A、B 错误.从a到b电势能逐渐减小说明静电力做正功，即静电力从a指向b，而电子所受静电力与电场方向相反，即电场从b指向a，从高电势指向低电势，所以φb>φa，C正确，D错误.7.(2020·安庆市期末)如图7所示，在竖直平面xOy 内，固定一半径为R 的光滑绝缘的圆形轨道，圆心在O 点，第四象限(含x 、y 轴)内有水平向右的匀强电场，一质量为m 、带电荷量为＋q 的小球，从图中A 点静止释放，沿圆弧内侧轨道运动，第一次恰能通过圆弧轨道的最高点，已知重力加速度为g ，则匀强电场的电场强度大小为()图7A.mg qB.3mg 2q C.2mg q D.5mg 2q 答案B解析小球恰好通过圆弧轨道的最高点，则有：mg ＝m v 2R，解得小球在最高点的速度为：v ＝gR ，小球从A 点到最高点的过程中，根据动能定理可得：EqR －mgR ＝12mv 2，解得E ＝3mg 2q，故B 正确.8.(多选)如图8所示，绝缘水平面上固定一正点电荷Q ，一质量为m 、电荷量为－q 的小滑块(可看作点电荷)从a 点以初速度v 0沿水平面向Q 运动，到达b 点时速度减为零.已知a 、b 间距离为s ，滑块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g.以下判断正确的是()图8A.此过程中产生的内能为1mv022B.滑块在运动过程的中间时刻，速度大小等于1v02C.滑块在运动过程中所受库仑力一定小于滑动摩擦力D.Q产生的电场中，a、b两点间的电势差为U ab＝m v02－2μgs2q答案CD9.(多选)(2020·全国卷Ⅲ)如图9，∠M是锐角三角形PMN最大的内角，电荷量为q(q>0)的点电荷固定在P点.下列说法正确的是()图9A.沿MN边，从M点到N点，电场强度的大小逐渐增大B.沿MN边，从M点到N点，电势先增大后减小C.正电荷在M点的电势能比其在N点的电势能大D.将正电荷从M点移动到N点，静电力所做的总功为负答案BC解析该点电荷形成的电场过M、N两点的等势面如图所示.距P越近，电场强度越大，沿MN边，从M点到N点，与P点的距离先变小后变大，电场强度先增大后减小，故A 错误；沿电场线方向电势降低，沿MN 边，从M 点到N 点，电势先增大后减小，故B 正确；由图可知，M 点电势高于N 点电势，根据E p ＝qφ知，正电荷在M 点的电势能大于在N 点的电势能，故C 正确；将正电荷从M 点移动到N 点，即从高电势移动到低电势，静电力所做的总功为正，故D 错误.10.如图10所示的匀强电场，等势面是一簇互相平行的竖直平面，相邻等势面间隔均为d ，各等势面电势已在图中标出(U >0)，现有一质量为m 的带电小球以速度v 0、方向与水平方向成45°角斜向上射入电场，要使小球做直线运动，求：(重力加速度为g )图10(1)小球应带何种电荷及其电荷量；(2)小球受到的合外力大小；(3)在入射方向上小球运动的最大位移的大小x m .(电场范围足够大)答案(1)正电荷mgd U (2)2mg (3)2v 024g 解析(1)作出电场线如图甲所示.由题意知，只有小球受到向左的静电力，静电力和重力的合力方向与初速度方向才可能在一条直线上，如图乙所示.只有当F 合方向与v 0方向在一条直线上才可能使小球做直线运动，所以小球带正电，小球沿v 0方向做匀减速运动.由图乙知qE＝mg，相邻等势面间的电势差为U，所以E＝U d，所以q＝mgE＝mgdU.(2)由图乙知，F合＝qE2＋mg2＝2mg.(3)由动能定理得：－F合x m＝0－12mv02所以x m＝mv0222mg＝2v024g.11.如图11所示，高为h的光滑绝缘直杆AD竖直放置，在D处有一固定的正点电荷，电荷量为Q.现有一质量为m的带电小球套在杆上，从A点由静止释放，运动到B点时速度达到最大值，到C点时速度正好又变为零，B、C和D相距分别为13h、14h，静电力常量为k，重力加速度为g，求：图11(1)小球的电荷量q和在C点处的加速度；(2)C、A两点间的电势差.答案(1)mgh29kQ79g，方向竖直向上(2)27kQ4h解析(1)小球运动到C点时速度又变为零，可判断出小球带正电，小球在B点时速度达到最大值，有mg＝kQq13h2，解得：q＝mgh29kQ在C点，由牛顿第二定律得kQq14h2－mg＝ma解得a＝79g，方向竖直向上.(2)从A到C过程，由动能定理得mg(h－14h)＋qU AC＝0可得U CA＝－U AC＝27kQ 4h.。
高中物理功能关系
精心整理高中物理功能关系专项突破1、如图所示，AB 为倾角的斜面轨道，轨道的AC 部分光滑，CB 部分粗糙。
BP 为圆心角等于143°半径R=1m 的竖直光滑圆弧形轨道，两轨道相切于B 点，P 、0两点在同一竖茛线上，轻弹簧一端固定在A 点,另一0由端在斜面上C 点处，现有一质量m=2kg 的物块在外力作用下将弹簧缓慢压缩到D 点后（不栓接）释放，物块经过C 点后，从C 点运动到B 点过程中的位移与时间的关系为（式中X 单位是m,t 单位是s ），假设物块笫一次经过B 点后恰能到达P 点，，g 取1Om/s 2。
(1)若，试求物块从D 点运动到C 点的过程中，弹簧对物块所做的功； (2)B 、C 两点间的距离x(3)若在P 处安装一个竖直弹性挡板，小物块与挡板碰撞时间极短且无机械能损火，小物块与弹簧相互作用不损失机械能，试通过计箅判断物块在第一次与挡板碰撞后的运动过程中是否会脱离轨道？ 2、如图所示，一质量M=2．0kg 的长木板AB 静止在水平面上，木板的左侧固定一半径R=0．60m 的四分之一圆弧形轨道，轨道末端的切线水平，轨道与木板靠在一起，且末端高度与木板高度相同。
现在将质量m=l ．0kg 的小铁块（可视为质点）从弧形轨道顶端由静止释放，小铁块到达轨道底端时的速度v 0=3．0m/s ，铁块与长木板之间的动摩擦因数μ=0.2，最终小铁块到达长木板最右端时达到共同速度。
忽略长木板与地面间的摩擦。
取重力加速度g=l0m/s 2。
求?（1）小铁块在弧形轨道上滑动过程中克服摩擦力所做的功W f ;?????????（2）小铁块和长木板达到的共同速度v 和长木板长度L 。
3、一滑块（可视为质点）经水平轨道AB 进入竖直平面内的四分之一圆弧形轨道BC.已知滑块的质量m=0.50kg ，滑块经过A 点时的速度v A =5.0m/s ，AB 长x=4.5m ，滑块与水平轨道间的动摩擦因数=0.10，圆弧轨道的半径R=0.50m ，滑块离开C 点后竖直上升的最大高度h=0.10m.取g=l0m/s 2.求（1）滑块第一次经过B 点时速度的大小；（2）滑块刚刚滑上圆弧轨道时，对轨道上B 点压力的大小；（3）滑块在从B 运动到C 的过程中克服摩擦力所做的功.4、如图所示，一半径R=0.2m 的水平圆盘绕过圆心的竖直轴转动，圆盘边缘有一质量m=1.0kg 的小滑块。
高中物理专题三功能关系(含解析)
专题三 功能关系 能量守恒1.如图1所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为030 的粗糙斜面向上运动的过程中，受一个恒定的沿斜面向上的拉力F 作用，这时物块的加速 度大小为4 2/m s ，方向沿斜面向下，那么，在物块向上运动过程中，正确的说法是 ( ) A ．物块的机械能一定增加 B ．物块的机械能一定减小 C ．物块的机械能可能不变 D ．物块的机械能可能增加也可能减小 图12．如图2所示，在光滑的固定斜面上，一物体在沿斜面向上的恒力F 作用下沿斜面下滑，在物体下滑过程中，下列说法正确的是 ( )A ．物体的机械能一定减小B ．物体的机械能一定增大C ．物体的机械能可能增大也可能减小D ．物体的动能可能增大也可能减小 图2 3．一质量为m 的小球，从离桌面H 高处由静止自由下落，桌面离地面高度为h ，如图3所示，若以桌面为参考平面，那么小球落地时的重力势能及整个下落过程中重力势能的变化分 别是 ( ) A ．mgh ，减少mg(H-h) B ．mgh ，增加mg(H+h) C ．-mgh ，增加mg(H-h) D ．-mgh ，减少mg(H+h)图 34.如图4所示，相同质量的物块由静止起从 底边长相同、倾角不同的斜面最高处下滑到底面，则下面说法正确的有( )A ．若物块与斜面之间的动摩擦因数都相同，物块损失的机械能也相同B ．若物块与斜面之间的动摩擦因数都相同，物块到达底面时动能相同C ．若物块到达底面时动能相同，物块与倾角大的斜面之间的动摩擦因数大D ．若物块到达底面时动能相同，物块与倾角小的斜面之间的动摩擦因数大5．物体在一个方向竖直向上的拉力作用下参与了下列三种运动：匀速上升、加速上升和减速上升。
关于这个物体在这三种运动中机械能的变化情况，正确的说法是 ( )A ．匀速上升过程中机械能不变，加速上升过程中机械能增加，减速上升过程中机械能减小B ．匀速上升和加速上升过程中机械能增加，，减速上升过程中机械能减小C ．三种运动过程中，机械能均增加D ．由于这个拉力和重力大小关系不明确，不能确定物体的机械能的增减情况6.一个物体以初动能100J 沿斜面上行，通过某点P 时，动能减少80J ，机械能减少32J ，当它从斜面返回出发点时的动能为 ( )A ．20JB ．60JC ．48JD ．68J7.如图5所示，托盘质量为M ，在水平盘面上放置一质量为m 的物体，托盘固定在弹簧的上端，弹簧的下端固定在地面上，开始时托盘和物体处于静止状态，现在用力将托盘与物体从平衡位置下压高度H 后，由静止释放，托盘与物体所达到的最大速度为v ，则在从释放到达到最大速度的过程中，以下说法正确的是 ( ) A ．托盘对物体的支持力所做的功等于212mv 图5B ．物体克服重力做的功等于212mv C ．弹簧的弹力所做的功等于212Mv MgHD ．合外力对托盘M 所做的功等于212Mv8.一个人稳站在商店的自动扶梯的水平踏板上，随扶梯向上加速，如图6所示，则( ) A ．人只受到重力和踏板的支持力作用B ．人对踏板的压力大小等于人所受到的重力大小C ．踏板对人做的功等于人的机械能增加量D ．人所受合力做的功等于人的机械能的增加量图69.如图所示，粗糙的斜面下端是连一个轻质弹簧，弹簧与斜面平行，小滑块A 从斜面的某一高度开始沿斜面向下加速运动到压缩弹簧到最短的过程中，则下列说法正确的（ ） A.滑块先做匀加速运动后匀减速运动B.滑块先做匀加速运动，接触弹簧后再做匀加速运动最后做变减速运动C.从开始运动到将弹簧压缩最短的过程中，滑块重力做功等于内能与弹性势能的增量D.从开始运动到将弹簧压缩最短的过程中，小块重力势能减少量与内能的增加量之和等于弹性势能的增大量10.一小物体冲上一个固定的粗糙斜面，经过斜面上A 、B 两点到达斜面的最高点后返回时，又通过了A 、B 两点，如图所示，对于物体上滑时由A 到B 和下滑时由B 到A 的过程中，其动能的增量的大小分别为ΔEk1和ΔEk2，机械能的增量的大小分别是ΔE1和ΔE2，则以下大小关系正确的是( ) A ．ΔEk1>ΔEk2 ΔE1>ΔE2 B ．ΔEk1>ΔEk2 ΔE1<ΔE2 C ．ΔEk1>ΔEk2 ΔE1＝ΔE2 D ．ΔEk1<ΔEk2 ΔE1＝ΔE2A11.(6分)用如图7所示的实验装置验证机械能守恒定律．重锤由静止开始落下，重锤上拖着的纸带通过打点计时器打出一系列的点，对纸带上的点进行测量，即可验证机械能守恒定律．(1)下面列举了该实验的几个操作步骤：A．按照图示装置安装好器材B．将打点计时器接到直流电源上C．先松开悬挂纸带的夹子，后接通电源打出一条纸带图7 D．根据测量的结果计算重锤下落过程中减少的重力势能是否等于增加的动能指出其中没有必要进行的或者操作不恰当的步骤，将其选项对应的字母填写在下面的空行内．________________________________________________________________________ (2)利用这个装置可以测量重锤下落的加速度的数值．如图14所示，根据打出的纸带，选取纸带上打出的连续五个点A、B、C、D、E，测量出A点距打下的第一个点O距离为x0，点A、C间的距离为x1、点C、E间的距离为x2，使用交流电的频率为f，则根据这些条件计算重锤下落的加速度的表达式为a＝________，打C点时重锤的速度v＝________.12．如图所示，一质量为m的木块从A处由静止开始，沿ACDB滑到处静止，设动摩擦因数μ处处相同，转角处撞击影响不计，测得A和B两点连线与水平成角θ．则木块与接触面的动摩擦因数μ=______·13.如图所示，在一根长l的细线上系一个质量为m的小球，当把小球拉到使细线与水平面成α=30°角时，轻轻释放小球．不计空气阻力，试求小球落到悬点正下方的B点时对细线的拉力．14.如图所示，倾角为θ的光滑斜面上放有两个质量均为m的小球A、B，两小球用一根长L的轻杆相连，下面的B球离斜面底端的高度为h，两球从静止开始滑下斜面后进人光滑平面．(不计与地面碰撞时的机械能损失)求：(1)两球在光滑平面上运动时的速度；(2)在这过程中杆对A球所做的功．15.如图所示，MN是一固定在水平地面上足够长的绝缘平板（右侧有挡板），整个空间有平行于平板向左、场强为E的匀强电场，在板上C点的右侧有一个垂直于纸面向里、磁感应强度为B的匀强磁场，一个质量为m、带电量为-q的小物块，从C点由静止开始向右先做加速运动再做匀速运动．当物体碰到右端挡板后被弹回，若在碰撞瞬间撤去电场，小物块返回时在磁场中恰做匀速运动，已知平板NC部分的长度为L，物块与平板间的动摩擦因数为μ，求：Array（1）小物块向右运动过程中克服摩擦力做的功；（2）小物块与右端挡板碰撞过程损失的机械能；（3）最终小物块停在绝缘平板上的位置．专题三参考答案1.【解析】 判定一物体机械能的变化，要看除重力以外的其他力做功情况，由sin mg F F ma μθ+-= 知sin 0F F mg ma μθ-=->即F>F μ故F 做的正功多于克服摩擦力做功，所以物体的机械能必增大． 【答案】A 2.【答案】 AD3.【解析】 重力势能与参考平面的选取有关，而重力势能的变化与参考平面的选取无关，小球落地时重力势能为-mgh ，而整个过程的重力势能的变化与参考平面的选取无关，为mg(H+h)．【答案】D4.【解析】 设斜面底边长为l ，倾角为θ，机械能损失△E=cos cos lmg mg μθμθ⋅=由动能定理得21tan cos 0cos 2l mgl mg mv θμθθ⋅-⋅=-若到达底面时动能相同，则物块在倾角大的斜面上滑行时，机械能损失较大，所以其动摩擦因数也较大· 【答案】 AC 5. 【答案】 C 6. 【答案】 A7. 【解析】 合外力对托盘做的功，等于它动能的增量· 【答案】D8. 【解析】 人站在水平踏板上，由于加速，水平方向有分加速度x a ，可知人水平方向受静摩擦力．A 项错；竖直方向有分加速度y a 支持力应大于重力，B 项错；踏板对人所做的功就是支持力和摩擦力的合力所做的功等于人的机械能的增量，故C 项正确；由动能定理知，D 项错·【答案】 C 【答案】C9.【解析】小滑块A 从斜面的某一高度开始沿斜面向下加速运动到压缩弹簧到最短的过程中先沿斜面做匀加速运动，接触弹簧后开始做变加速运动，最后做变减速速运动．滑块重力做功使重力势能减少，减少的重力势能转化为系统的内能和弹簧的弹势能，所以选项C 对 【答案】C.10.【解析】设物体在A 、B 间滑动时克服阻力做功为Wf ，则物体由A 到B ，有mgh ＋Wf ＝ΔEk1，由B 到A ，有mgh －Wf ＝ΔEk2，所以ΔEk1>ΔEk2；再根据功能关系，物体克服阻力做的功等于物体机械能改变量的大小，有：Wf ＝ΔE1＝ΔE2，故选项C 正确．12【解析】由题l 图知，木块的下滑高度为h^，水平位移为d ，由动能定理可得0mgh mgd μ-=，代入cot d h θ=，解得 1tan cot μθθ== 13.【答案】3.5mg14.【解析】 (1)根据机械能守恒定律，有21(sin )2mgh mg h L mv θ++=所以v(2)根据动能定理21(sin )2W mg h L mv θ++= 所以1sin 2W mgL θ=- 即杆对A 球做负功，大小为1sin 2mgL θ．【答案】 (1) （2）1sin 2mgL θ．15.【答案】(1)2222()2m qE mg W qEL q B μμ-=- (2) 2232222()2m qE mg m g E q B μμμ--∆= (3)2222m g x q B μ=【解析】（1）设小物块向右匀速运动时的速度大小为v 1，由平衡条件有 1()0qE mg qv B μ-+=①（1分）设小物块在向右运动过程中克服摩擦力做的功为W ，由动能定理有21102qEL W mv -=- ②（2分）由①②式解得1qE mg v qBμμ-=③2222()2m qE mg W qEL q B μμ-=-④（2分）（2）设小物块返回时在磁场中匀速运动的速度大小为v 2，与右端挡板碰撞过程损失的机械能为E ∆，则有 20qv B mg -=⑤（2分）22121122E mv mv ∆=-⑥（1分）由③⑤⑥式解得 2232222()2m qE mg m g E q B μμμ--∆=⑦（2分）（3）设最终小物块停止的位置在板上C 点左侧x 距离处，由能量守恒定律有2212mv mgx μ= ⑧（2分）由⑤⑧式解得 2222m g x q Bμ=⑨。
高中物理二轮复习专题六 功能关系 能量守恒
专题六功能关系能量守恒1.(2017·全国卷Ⅱ)如图所示，半圆形光滑轨道固定在水平地面上，半圆的直径与地面垂直，一小物块以速度v从轨道下端滑入轨道，并从轨道上端水平飞出，小物块落地点到轨道下端的距离与轨道半径有关，此距离最大时，对应的轨道半径为(重力加速度为g)A.v216gB.v28gC.v24gD.v22g2.(2016·全国卷Ⅱ)如图所示，小球套在光滑的竖直杆上，轻弹簧一端固定于O点，另一端与小球相连。
现将小球从M点由静止释放，它在下降的过程中经过了N点。
已知在M、N两点处，弹簧对小球的弹力大小相等，且∠ONM＜∠OMN＜π2。
在小球从M点运动到N点的过程中A．弹力对小球先做正功后做负功B．有两个时刻小球的加速度等于重力加速度C．弹簧长度最短时，弹力对小球做功的功率为零D．小球到达N点时的动能等于其在M、N两点的重力势能差一、机械能守恒定律1.(2018·湖南石门第一中学高三检测)如图2－2－20所示，光滑的水平面AB与半径R＝0.4 m的光滑竖直半圆轨道BCD在B点相切，D点为半圆轨道最高点，A右侧连接一粗糙水平面。
用细线连接甲、乙两物体，中间夹一轻质压缩弹簧，弹簧与甲、乙两物体不拴接，甲质量为m1＝4 kg，乙质量m2＝5 kg，甲、乙均静止。
若固定乙，烧断细线，甲离开弹簧后经过B点进入半圆轨道，过D点时对轨道压力恰好为零。
取g＝10 m/s2，甲、乙两物体均可看作质点，求：(1)甲离开弹簧后经过B时速度大小v B；(2)弹簧压缩量相同情况下，若固定甲，烧断细线，乙物体离开弹簧后从A进入动摩擦因数μ＝0.4的粗糙水平面，则乙物体在粗糙水平面上运动位移s。
2.(2016·全国卷Ⅲ)在竖直平面内有由14圆弧AB和12圆弧BC组成的光滑固定轨道，两者在最低点B平滑连接。
AB弧的半径为R，BC弧的半径为R2。
一小球在A点正上方与A相距R4处由静止开始自由下落，经A点沿圆弧轨道运动。
高中物理 功能关系 典型例题(含答案)【经典】
考点三：功能关系1．(单选)如图，木板可绕固定水平轴O 转动．木板从水平位置OA 缓慢转到OB 位置，木板上的物块始终相对于木板静止．在这一过程中，物块的重力势能增加了2J ．用F N 表示物块受到的支持力，用F f 表示物块受到的摩擦力．在此过程中，以下判断正确的是( )．答案 BA ．F N 和F f 对物块都不做功B ．F N 对物块做功为2 J ，F f 对物块不做功C ．F N 对物块不做功，F f 对物块做功为2 JD ．F N 和F f 对物块所做功的代数和为02．（单选）质量为m 的物体由静止开始下落，由于空气阻力影响，物体下落的加速度为45g ，在物体下落高度为h 的过程中，下列说法正确的是( ) 答案 AA ．物体的动能增加了45mghB ．物体的机械能减少了45mgh C ．物体克服阻力所做的功为45mgh D ．物体的重力势能减少了45mgh 答案 A 解析 下落阶段，物体受重力和空气阻力，由动能定理W ＝ΔE k ，即mgh －F f h ＝ΔE k ，F f ＝mg －45mg ＝15mg ，可求ΔE k ＝45mgh ，选项A 正确；机械能减少量等于克服阻力所做的功W ＝F f h ＝15mgh ，选项B 、C 错误；重力势能的减少量等于重力做的功ΔE p ＝mgh ，选项D 错误． 3．(单选)升降机底板上放一质量为100 kg 的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5 m 时速度达到4 m/s ，则此过程中(g 取10 m/s 2)( )． 答案 AA ．升降机对物体做功5 800 JB ．合外力对物体做功5 800 JC ．物体的重力势能增加500 JD ．物体的机械能增加800 J4．(多选)如图所示，一块长木板B 放在光滑的水平面上，在B 上放一物体A ，现以恒定的外力拉B ，由于A 、B 间摩擦力的作用，A 将在B 上滑动，以地面为参考系，A 、B 都向前移动一段距离．在此过程中( )．A ．外力F 做的功等于A 和B 动能的增量B ．B 对A 的摩擦力所做的功，等于A 的动能增量C ．A 对B 的摩擦力所做的功，等于B 对A 的摩擦力所做的功D ．外力F 对B 做的功等于B 的动能的增量与B 克服摩擦力所做的功之和 答案 BD5．（单选）如图所示，质量为m 的小球套在倾斜放置的固定光滑杆上，一根轻质弹簧一端固定于O 点，另一端与小球相连，弹簧与杆在同一竖直平面内，将小球沿杆拉到弹簧水平位置由静止释放，小球沿杆下滑，当弹簧位于竖直位置时，小球速度恰好为零，此时小球下降的竖直高度为h ，若全过程中弹簧始终处于伸长状态且处于弹性限度范围内，下列说法正确的是( )．A ．弹簧与杆垂直时，小球速度最大 答案 BB ．弹簧与杆垂直时，小球的动能与重力势能之和最大C ．小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量小于mghD ．小球下滑至最低点的过程中，弹簧的弹性势能增加量大于mgh6．(多选)如图所示，楔形木块abc 固定在水平面上，粗糙斜面ab 和光滑斜面bc 与水平面的夹角相同，顶角b 处安装一定滑轮，质量分别为M 、m (M >m )的滑块，通过不可伸长的轻绳跨过定滑轮连接，轻绳与斜面平行．两滑块由静止释放后，沿斜面做匀加速运动．若不计滑轮的质量和摩擦，在两滑块沿斜面运动的过程中( )．答案 CDA ．两滑块组成系统的机械能守恒B ．重力对M 做的功等于M 动能的增加C ．轻绳对m 做的功等于m 机械能的增加D ．两滑块组成系统的机械能损失等于M 克服摩擦力做的功7、（多选）如图所示，一固定斜面倾角为30°，一质量为m 的小物块自斜面底端以一定的初速度，沿斜面向上做匀减速运动，加速度的大小等于重力加速度的大小g .若物块上升的最大高度为H ，则此过程中，物块的( )．答案 ACA ．动能损失了2mgHB ．动能损失了mgHC ．机械能损失了mgHD ．机械能损失了12mgH 8．（多选）如图所示，一小球P 套在竖直放置的光滑固定圆环上，圆环的半径为R ，环上的B 点与圆心O 1等高，一原长为R 的轻弹簧下端固定在环的最低点O 上，上端与球P 连接．现使小球P 以很小的初速度(可视为零)从环的最高点A 开始向右沿环下滑，若不计空气阻力，弹簧始终处于弹性限度内，则下列说法正确的是( )．答案 CDA ．小球P 在下滑过程中弹簧的弹性势能逐渐减少B ．小球P 在下滑过程中机械能守恒C ．小球P 在下滑过程中机械能先逐渐增加后逐渐减少D ．小球P 在到达B 点之后向下滑动的过程中动能先逐渐增加后逐渐减少9、（多选）如图所示，质量为m 的物体在水平传送带上由静止释放，传送带由电动机带动，始终保持以速率v 匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为μ，物体过一会儿能保持与传送带相对静止，对于物体从静止释放到相对传送带静止这一过程，下列说法正确的是( )．答案BCA ．电动机多做的功为12mv 2B ．摩擦力对物体做的功为12mv 2C ．电动机增加的功率为μmgvD ．传送带克服摩擦力做功为12mv 210．（单选）如图所示，在竖直平面内有一半径为R 的圆弧轨道，半径OA 水平、OB 竖直，一个质量为m 的小球自A 的正上方P 点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B 时恰好对轨道没有压力．已知AP ＝2R ，重力加速度为g ，则小球从P 到B 的运动过程中( )．答案 DA ．重力做功2 mgRB ．机械能减少mgRC ．合外力做功mgRD ．克服摩擦力做功12mgR11．(单选)如图所示，竖立在水平面上的轻弹簧，下端固定，将一个金属球放在弹簧顶端(球与弹簧不连接)，用力向下压球，使弹簧被压缩，并用细线把小球和地面拴牢(图甲)．烧断细线后，发现球被弹起且脱离弹簧后还能继续向上运动(图乙)．那么该球从细线被烧断到刚脱离弹簧的运动过程中，下列说法正确的是( )．答案 DA ．弹簧的弹性势能先减小后增大B ．球刚脱离弹簧时动能最大C ．球在最低点所受的弹力等于重力D ．在某一阶段内，小球的动能减小而小球的机械能增加12．(多选)如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P 拴接，另一端与物体A 相连，物体A 置于光滑水平桌面上(桌面足够大)，A 右端连接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B 相连．开始时托住B ，让A 处于静止且细线恰好伸直，然后由静止释放B ，直至B获得最大速度．下列有关该过程的分析中正确的是( )． 答案 BDA ．B 物体受到细线的拉力保持不变B ．B 物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量C ．A 物体动能的增量等于B 物体重力对B 做的功与弹簧弹力对A 做的功之和D ．A 物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线拉力对A 做的功13．（多选）如图所示，将一轻弹簧下端固定在倾角为θ的粗糙斜面底端，弹簧处于自然状态时上端位于A 点．质量为m 的物体从斜面上的B 点由静止下滑，与弹簧发生相互作用后，最终停在斜面上．下列说法正确的是( )．答案 BCA ．物体最终将停在A 点B ．物体第一次反弹后不可能到达B 点C ．整个过程中重力势能的减少量大于克服摩擦力做的功D ．整个过程中物体的最大动能大于弹簧的最大弹性势能14．（多选）如图所示，将一轻弹簧固定在倾角为30°的斜面底端，现用一质量为m 的物体将弹簧压缩锁定在A 点，解除锁定后，物体将沿斜面上滑，物体在运动过程中所能到达的最高点B 距A 的竖直高度为h ，物体离开弹簧后沿斜面向上运动的加速度大小等于重力加速度g .则下列说法正确的是( )．答案 BDA ．弹簧的最大弹性势能为mghB ．物体从A 点运动到B 点的过程中系统损失的机械能为mghC ．物体的最大动能等于弹簧的最大弹性势能D ．物体最终静止在B 点15．(多选)如图所示，轻质弹簧的一端与固定的竖直板P 拴接，另一端与物体A 相连，物体A 置于光滑水平桌面上，右端接一细线，细线绕过光滑的定滑轮与物体B 相连．开始时用手托住B ，让细线恰好伸直，然后由静止释放B ，直至B 获得最大速度．下列有关该过程的分析正确的是( ) 答案 BCA ．B 物体的动能增加量等于B 物体重力势能的减少量B ．B 物体的机械能一直减小C ．细线拉力对A 做的功等于A 物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量D ．B 物体机械能的减少量等于弹簧的弹性势能的增加量解析 对于B 物体，有重力与细线拉力做功，根据动能定理可知，B 物体动能的增加量等于它重力势能的减少量与拉力做功之和，故A 错误；从开始到B 速度达到最大的过程中，细线的拉力对B 一直做负功，所以B 的机械能一直减小，故B 正确；系统机械能的增加量等于系统除重力和弹簧弹力之外的力所做的功，A 物体与弹簧所组成的系统机械能的增加量等于细线拉力对A 做的功，故C 正确；整个系统中，根据功能关系可知，B 减少的机械能转化为A 的机械能以及弹簧的弹性势能，故B 物体机械能的减少量大于弹簧弹性势能的增加量，故D 错误．16． (多选)如图所示，轻质弹簧一端固定，另一端与一质量为m 、套在粗糙竖直固定杆A 处的圆环相连，弹簧水平且处于原长．圆环从A 处由静止开始下滑，经过B 处的速度最大，到达C 处的速度为零，AC ＝h .圆环在C 处获得一竖直向上的速度v ，恰好能回到A .弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g .则圆环( )A ．下滑过程中，加速度一直减小B ．下滑过程中，克服摩擦力做的功为14m v 2C ．在C 处，弹簧的弹性势能为14m v 2－mgh D ．上滑经过B 的速度大于下滑经过B 的速度 答案 BD解析 由题意知，圆环从A 到C 先加速后减速，到达B 处的加速度减小为零，故加速度先减小后增大，故A 错误；根据能量守恒，从A 到C 有mgh＝W f ＋E p ，从C 到A 有12m v 2＋E p ＝mgh ＋W f ，联立解得：W f ＝14m v 2，E p ＝mgh －14m v 2，所以B 正确，C 错误；根据能量守恒，从A 到B 的过程有12m v 2B ＋ΔE p ′＋W f ′＝mgh ′，B 到A 的过程有12m v B ′2＋ΔE p ′＝mgh ′＋W f ′，比较两式得v B ′>v B ，所以D 正确． 17. (多选)如图所示，长木板A 放在光滑的水平地面上，物体B 以水平速度冲上A 后，由于摩擦力作用，最后停止在木板A 上，则从B 冲到木板A 上到相对木板A 静止的过程中，下述说法中正确的是( )A ．物体B 动能的减少量等于系统损失的机械能B ．物体B 克服摩擦力做的功等于系统内能的增加量C ．物体B 损失的机械能等于木板A 获得的动能与系统损失的机械能之和D ．摩擦力对物体B 做的功和对木板A 做的功的总和等于系统内能的增加量 答案 CD解析 物体B 以水平速度冲上木板A 后，由于摩擦力作用，B 减速运动，木板A 加速运动，根据能量守恒定律，物体B 动能的减少量等于木板A 增加的动能和产生的热量之和，选项A 错误；根据动能定理，物体B 克服摩擦力做的功等于物体B 损失的动能，选项B 错误；由能量守恒定律可知，物体B 损失的机械能等于木板A 获得的动能与系统损失的机械能之和，选项C 正确；摩擦力对物体B 做的功等于物体B 动能的减少量，摩擦力对木板A 做的功等于木板A 动能的增加量，由能量守恒定律，摩擦力对物体B 做的功和对木板A 做的功的总和等于系统内能的增加量，选项D 正确．18．（单选）如图所示，固定的倾斜光滑杆上套有一个质量为m 的小球，小球与一轻质弹簧一端相连，弹簧的另一端固定在地面上的A点，已知杆与水平面之间的夹角θ<45°，当小球位于B点时，弹簧与杆垂直，此时弹簧处于原长．现让小球自C点由静止释放，小球在B、D间某点静止，在小球滑到最低点的整个过程中，关于小球的动能、重力势能和弹簧的弹性势能，下列说法正确的是()A．小球的动能与重力势能之和保持不变B．小球的动能与重力势能之和先增大后减小C．小球的动能与弹簧的弹性势能之和保持不变D．小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和保持不变答案B解析小球与弹簧组成的系统在整个过程中，机械能守恒．弹簧处于原长时弹性势能为零，小球从C点到最低点的过程中，弹簧的弹性势能先减小后增大，所以小球的动能与重力势能之和先增大后减小，A项错，B项正确；小球的重力势能不断减小，所以小球的动能与弹簧的弹性势能之和不断增大，C项错；小球的初、末动能均为零，所以上述过程中小球的动能先增大后减小，所以小球的重力势能与弹簧的弹性势能之和先减小后增大，D项错．。
功能关系(解析版)-2023年高考物理压轴题专项训练(全国通用)
压轴题04功能关系考向一/选择题：三类连接体的功能关系问题考向二/选择题：有关传送带类的功能关系问题考向三/选择题：有关板块类的功能关系问题考向一：三类连接体的功能关系问题1.轻绳连接的物体系统常见情景二点提醒(1)分清两物体是速度大小相等，还是沿绳方向的分速度大小相等。
(2)用好两物体的位移大小关系或竖直方向高度变化的关系。
2.轻杆连接的物体系统常见情景三大特点(1)平动时两物体线速度相等，转动时两物体角速度相等。
(2)杆对物体的作用力并不总是沿杆的方向，杆能对物体做功，单个物体机械能不守恒。
(3)对于杆和球组成的系统，忽略空气阻力和各种摩擦且没有其他力对系统做功，则系统机械能守恒。
3.轻弹簧连接的物体系统题型特点由轻弹簧连接的物体系统，若只有重力做功或系统内弹簧弹力做功，这时系统内物体的动能、重力势能和弹簧的弹性势能相互转化，而总的机械能守恒。
两点提醒(1)对同一弹簧，弹性势能的大小由弹簧的形变量完全决定，无论弹簧伸长还是压缩。
(2)物体运动的位移与弹簧的形变量或形变量的变化量有关。
考向二：有关传送带类的功能关系问题1．两个设问角度(1)动力学角度：首先要正确分析物体的运动过程，做好受力分析，然后利用运动学公式结合牛顿第二定律求物体及传送带在相应时间内的位移，找出物体和传送带之间的位移关系。
(2)能量角度：求传送带对物体所做的功、物体和传送带由于相对滑动而产生的热量、因放上物体而使电动机多消耗的电能等，常依据功能关系或能量守恒定律求解。
2．两个功能关系(1)传送带电动机做的功W 电＝ΔE k ＋ΔE p ＋Q ＝Fx 传。
(2)传送带摩擦力产生的热量Q ＝F f ·x 相对。
考向三：有关板块类的功能关系问题1．两个分析角度(1)动力学角度：首先隔离物块和木板，分别分析受力，求出加速度，根据初速度分析两者的运动过程，画出运动轨迹图，找到位移和相对位移关系，根据时间关系列位移等式和速度等式。
高中物理功能关系总结
专题 功、动能和势能和动能定理功：(单位:J ）力学： ①W = Fs cos θ（适用于恒力功的计算）①理解正功、零功、负功②功是能量转化的量度动能: E K =m2p mv 2122=重力势能E p = mgh （凡是势能与零势能面的选择有关） ③动能定理:外力对物体所做的总功等于物体动能的变化(增量)公式： W 合= W 合＝W 1+ W 2+…+W n = ∆E k = E k2一E k1 = 12122212mV mV - ⑴W 合为外力所做功的代数和．（W 可以不同的性质力做功）⑵外力既可以有几个外力同时作用，也可以是各外力先后作用或在不同过程中作用：⑶即为物体所受合外力的功。
④功是能量转化的量度（最易忽视)“功是能量转化的量度”这一基本概念含义理解。
⑴重力的功-———--量度——-—-—重力势能的变化物体重力势能的增量由重力做的功来量度：W G = —ΔE P ,这就是势能定理。
与势能相关的力做功特点：如重力,弹力，分子力,电场力它们做功与路径无关,只与始末位置有关.除重力和弹簧弹力做功外，其它力做功改变机械能，这就是机械能定理。
只有重力做功时系统的机械能守恒。
功能关系：功是能量转化的量度。
有两层含义:（1)做功的过程就是能量转化的过程， (2）做功的多少决定了能转化的数量，即：功是能量转化的量度强调:功是一种过程量，它和一段位移（一段时间）相对应；而能是一种状态量，它与一个时刻相对应。
两者的单位是相同的(都是J ）,但不能说功就是能，也不能说“功变成了能".练习:一、单项选择题1．关于功和能的下列说法正确的是 ( ）A ．功就是能B ．做功的过程就是能量转化的过程C ．功有正功、负功,所以功是矢量D ．功是能量的量度2．一个运动物体它的速度是v 时，其动能为E.那么当这个物体的速度增加到3v 时，其动能应该是 （ ）A ．EB ． 3EC ． 6ED ． 9E3．一个质量为m的物体，分别做下列运动,其动能在运动过程中一定发生变化的是:（）A．匀速直线运动B．匀变速直线运动C．平抛运动D．匀速圆周运动4．对于动能定理表达式W=E K2—E K1的理解，正确的是：( ) A．物体具有动能是由于力对物体做了功B．力对物体做功是由于该物体具有动能C．力做功是由于物体的动能发生变化D．物体的动能发生变化是由于力对物体做了功5．某物体做变速直线运动，在t1时刻速率为v，在t2时刻速率为n v,则在t2时刻的动能是t1时刻的A、n倍B、n/2倍C、n2倍D、n2/4倍6．打桩机的重锤质量是250kg，把它提升到离地面15m高处,然后让它自由下落，当重锤刚要接触地面时其动能为（取g=10m/s2）：（）A．1。
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高中物理功能关系专题
XXXX教育学科教师辅导讲义讲义编号:
学员编号: 年级:高三课时数:
学员姓名: 辅导科目:高中物理学科教师: 学科组长签名及日期家长签名及日期
课题功能关系
授课时间备课时间
1( 功，功率的定义
教学目的 2( 汽车启动问题
3( 动能定理初步
类型1 功和功率的计算
(一)功的相关问题
1. 恒力F做功: WFs,cos,
两种理解:
scos, (1)力F与在力F的方向上通过的位移的乘积。
(2)在位移s方向上的力与位移s的乘积。
Fcos,
注:力的作用点和位移要画成共点的，然后来找箭头和箭头之间的夹角
2. 变力F做功的求解方法
FF，12，?cos (1)若变力F是位移s的线性函数，则。
F,WFs,,2
WPT,? (2)变力F的功率恒定。
(3)利用动能定理及功能关系等方法求解。
(4)分段来看是恒力的，分段求功然后加起来。
典型的常见题型:篮球
3. 合外力的功W 合
WFs,cos, (1)，在位移s上F恒定。
合合合
WWWW,，，，… (2)要注意各功的正负。
12n合
4. 正、负功的物理意义
正功表示该力作为动力对物体做功，把其他物体的能量(或者其他形式的能量)给物体
负功表示该力作为阻力对物体做功，把物体的能量给了其他物体(或者变成其他形式的能量) 5. 摩擦力做功的特点
(1)摩擦力既可以做正功，也可以做负功。
(2)相互摩擦的系统内:
一对静摩擦力的功的代数和总为零，静摩擦力起着传递机械能的作用，而没有机械能转化为其他形式的能。
一对滑动摩擦力的功的代数和与路径有关，其值为负。
等于摩擦力与相对位移的乘积。
即WFsEQ,,,,。
所以摩擦力可能有两个作用:一是物体间的机械能的转移;二是机滑相对损内能
械能转化为内能。
6.重力做功的特点
如右图(d)所示，质量为m的物体经三条不同的路径，从高度是h的位置运动到高度是h的位12置。
重力做功有什么特点呢,
小结:重力做的功只跟它的起点和终点位置的高度差有关，而跟物体运动的路径无关
(二)功率的相关问题
1. 物理意义:描述做功的快慢。
W 2. 功率的求解:(求平均功率)，PFv,??cos,。
α为F与v的夹角(既可求平均P,t
功率，也可求即时功率)
(三)机动车的启动问题
PPFF, 1. 恒定功率启动:速度图象如图所示，当时，? v,,阻FF阻
2. 恒定加速度的启动问题。
速度图象如图所示。
解决问题的关键是明确所研究的问题是处在哪个阶段上。
以及匀加速过程的最大速度v和全程的最1大速度v的区别和求解方法。
m
PvF,F,mav, 求:， 11阻F
P 求 vv:,mmF阻
注:有些题目还需要结合能量的观点才能使问题得以解决。
例1 质量为2000kg的汽车在水平公路上行使，阻力是车重的0.1倍，汽车的额定功率为80kW，若汽车以恒定功率从静止开始启动，求:
(1)汽车启动后能达到的最大速度,
(2)当汽车速度为10m/s时，汽车的加速度多大,
例2 额定功率为80kW的汽车，在平直的公路上行使，行使的最大速度为
20m/s，汽车的质量
2m=2000kg ，若汽车从静止开始作匀加速直线运动，加速度，运动过程中阻力不变。
求 a,2m/s(1)汽车所受的阻力有多大,
(2)匀加速运动的时间多长,匀加速结束时汽车的速度是多少, (3)3s末汽车的瞬时功率多大,
(4)若从开始启动到最后达到最大速度所用时间为16秒，求汽车的总位移。
(三)动能定理的引入
(1)动能定理的推导
将刚才推导动能公式的例子改动一下,假设物体原来就具有速度v,且水平面存在1摩擦力f,在外力F作用下,经过一段位移s,速度达到v,如图2,则此过程中,外力2
做功与动能间又存在什么关系呢,
外力F做功,W,Fs 1
摩擦力f做功,W,-fs 2
可见,外力对物体做的总功等于物体在这一运动过程中动能的增量。
其中F与物体运动同向,它做的功使物体动能增大,f与物体运动反向,它做的功使物体动能减少。
它们共同作用的结果,导致了物体动能的变化。
外力对物体所做的总功等于物体动能的增加,这个结论叫动能定理。
用W表示外力对物体做的总功,用E表示物体初态的动能,用E表示末态动能,总k1k2则动能定理表示为,
W,E-E,ΔE 总k2k1k
(2)对动能定理的理解
动能定理是学生新接触的力学中又一条重要规律,应立即通过举例及分析加深对它的理解。
a,对外力对物体做的总功的理解
有的力促进物体运动,而有的力则阻碍物体运动。
因此它们做的功就有正、负之分,总功指的是各外力做功的代数和,又因为W,W+W+…,F?s+F?s+…,F?s,所总1212合以总功也可理解为合外力的功。
b,对该定理标量性的认识
因动能定理中各项均为标量,因此单纯速度方向改变不影响动能大小。
如匀速圆周运动过程中,合外力方向指向圆心,与位移方向始终保持垂直,所以合外力做功为零,动能变化亦为零,并不因速度方向改变而改变。
c,对定理中“增加”一词的理解
由于外力做功可正、可负,因此物体在一运动过程中动能可增加,也可能减少。
因而定理中“增加”一词,并不表示动能一定增大,它的确切含义为末态与初态的动能差,或称为“改变量”。
数值可正,可负。
d,对状态与过程关系的理解
功是伴随一个物理过程而产生的,是过程量,而动能是状态量。
动能定理表示了过程量等于状态量的改变量的关系。
4,例题讲解或讨论
例1,一物体做变速运动时,下列说法正确的是 [ ]
A,合外力一定对物体做功,使物体动能改变
B,物体所受合外力一定不为零
C,合外力一定对物体做功,但物体动能可能不变
D,物体加速度一定不为零
例2,在水平放置的长直木板槽中,一木块以 6.0米/秒的初速度开始滑动。
滑行4.0米后速度减为4.0米/秒,若木板槽粗糙程度处处相同,此后木块还可以向前滑行多远,
例3,如图3,在水平恒力F作用下,物体沿光滑曲面从高为h的A处运动到高为1
h的B处,若在A处的速度为v,B处速度为v,则AB的水平距离为多大, 2AB
A到B过程中,物体受水平恒力F,支持力N和重力mg的作用。
三个力做功分别为Fs,0和-mg(h-h),所以动能定理写为, 21
从此例可以看出,以我们现在的知识水平,牛顿定律无能为力的问题,动能定理可以很方便地解决,其关键就在于动能定理不计运动过程中瞬时细节。
通过以上三例总结一下动能定理的应用步骤,
(1)明确研究对象及所研究的物理过程。
(2)对研究对象进行受力分析,并确定各力所做的功,求出这些力的功的代数和。
(3)确定始、末态的动能。
(未知量用符号表示),根据动能定理列出方程
W,E-E) 总k2k1
(4)求解方程、分析结果
例4,如图4所示,用细绳连接的A、B两物体质量相等,A位于倾角为30?的斜面上,细绳跨过定滑轮后使A、B均保持静止,然后释放,设A与斜面间的滑动摩擦力为A受重力的0.3倍,不计滑轮质量从摩擦,求B下降1米时的速度大可。
三式联立解得,v,1.4米/秒
解法二,将A、B看成一整体。
(因二者速度、加速度大小均一样),此时拉力T
为内力,求外力做功时不计,则动能定理写为,
f,0.3mg
二式联立解得,v,1.4米/秒
可见,结论是一致的,而方法二中受力体的选择使解题过程简化,因而在使用动能定理时要适当选取研究对象。