南方新高考高考物理大复习 专题五 机械能 第4讲 功能关系能量转化与守恒定律课时作业(2021年整
新课标全国高考考前复习物理 5.4 功能关系、能量转化和守恒定律
新课标全国高考考前复习物理 5.4 功能关系、能量转化和守恒定律1．如图5－4－1所示，一轻弹簧的左端固定，右端与一小球相连，小球处于光滑水平面上．现对小球施加一个方向水平向右的恒力F ，使小球从静止开始运动，则小球在向右运动的整个过程中( )．A ．小球和弹簧组成的系统机械能守恒B ．小球和弹簧组成的系统机械能逐渐增大C ．小球的动能逐渐增大D ．小球的动能先增大然后减小解析 小球在向右运动的整个过程中，力F 做正功，由功能关系知小球和弹簧组成的系 统机械能逐渐增大，选项A 错误，B 正确；弹力一直增大，当弹力等于F 时，小球的速 度最大，动能最大，当弹力大于F 时，小球开始做减速运动，速度减小，动能减小，选 项C 错误，D 正确． 答案 BD2．游乐场中的一种滑梯如图5－4－2所示．小朋友从轨道顶端由静止开始下滑，沿水平轨道滑动了一段距离后停下来，则 ( )． A ．下滑过程中支持力对小朋友做功 B ．下滑过程中小朋友的重力势能增加 C ．整个运动过程中小朋友的机械能守恒 D ．在水平面滑动过程中摩擦力对小朋友做负功解析 下滑过程中支持力的方向总与速度方向垂直，所以支持力不做功，A 错误；越往下滑动重力势能越小，B 错误；摩擦力的方向与速度方向相反，所以摩擦力做负功，机械能减少，D 正确，C 错误． 答案 D3．如图5－4－3所示，两物体A 、B 用轻质弹簧相连，静止在光滑水平面上，现同时对A 、B 两物体施加等大反向的水平恒力F 1、F 2，使A 、B 同时由静止开始运动，在运动过程中，对A 、B 两物体及弹簧组成的系统，正确的说法是(整个过程中弹簧不超过其弹性限度)( )．A ．机械能守恒B ．机械能不断增加C ．当弹簧伸长到最长时，系统的机械能最大图5－4－1图5－4－3图5－4－2D ．当弹簧弹力的大小与F 1、F 2的大小相等时，A 、B 两物体速度为零 解析 F 1、F 2加在A 、B 上以后，A 、B 向两侧做加速度a ＝F －kxm减小的加速运动．当F ＝kx 时，加速度为零，速度达到最大，以后kx ＞F ，A 、B 向两侧做减速运动，至速度减 为零时，弹簧伸长到最长，从A 、B 开始运动到弹簧伸长到最长的过程中，F 1、F 2都一 直做正功，使系统的机械能增加．以后弹簧伸长量减小，F 1、F 2开始做负功，则系统的 机械能减小． 答案 C4．如图5－4－4所示，倾角θ＝30°的粗糙斜面固定在地面上，长为l 、质量为m 、粗细均匀、质量分布均匀的软绳置于斜面上，其上端与斜面顶端齐平．用细线将物块与软绳连接，物块由静止释放后向下运动，直到软绳刚好全部离开斜面(此时物块未到达地面)，在此过程中( )．图5－4－4A ．物块的机械能逐渐增加B ．软绳重力势能共减少了14mglC ．物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功D ．软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力所做功之和解析 物块向下运动过程中，绳子拉力对物块做负功，物块的机械能减少，A 项错误；软绳重心下降的高度为l 2－l 2 sin θ＝14l ，软绳的重力势能减少14mgl ，B 项正确；由能的转化和守恒知，物块和软绳重力势能的减少等于物块和软绳增加的动能和软绳克服摩擦力所做的功，C 项错误；对于软绳，由能的转化和守恒知，绳子拉力对软绳所做的功和软绳重力势能的减少之和等于软绳动能的增加与克服摩擦力所做功之和，D 项正确． 答案 BD5．如图5－4－5所示，光滑细杆AB 、AC 在A 点连接，AB 竖直放置，AC 水平放置，两相同的中心有小孔的小球M 、N ，分别套在AB 和AC 上，并用一细绳相连，细绳恰好被拉直，现由静止释放M 、N ，在运动过程中下列说法中正确的是( )．A ．M 球的机械能守恒B ．M 球的机械能减小C ．M 和N 组成的系统的机械能守恒D ．绳的拉力对N 做负功解析 由于杆AB 、AC 光滑，所以M 下降，N 向左运动，绳子对N 做正功，对M 做负 功，N 的动能增加，机械能增加，M 的机械能减少，对M 、N 系统杆对M 、N 均不做功， 系统机械能守恒，故B 、C 项正确． 答案 BC6．如图5－4－6所示，具有一定初速度的物块，沿倾角为30°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 m/s 2，方向沿斜面向下，那么在物块向上运动的过程中，下列说法正确的是 ( )． A ．物块的机械能一定增加B ．物块的机械能一定减少C ．物块的机械能可能不变D ．物块的机械能可能增加，也可能减少解析 由mg sin 30°＋f －F ＝ma ，知F －f ＝mg sin 30°－ma ＝mg ×0.5－4m >0，即F >f ，故F 做的正功多于克服摩擦力做的功，机械能增加，选项A 正确．答案 A7．如图5－4－7所示，光滑水平面OB 与足够长粗糙斜面BC 交于B 点．轻弹簧左端固定于竖直墙面，现将质量为m 1的滑块压缩弹簧至D 点，然后由静止释放，滑块脱离弹簧后经B 点滑上斜面，上升到最大高度，并静止在斜面上．不计滑块在B 点的机械能损失；换用相同材料质量为m 2的滑块(m 2>m 1)压缩弹簧到相同位置，然后由静止释放，下列对两滑块说法正确的是( )．图5－4－7图5－4－5图5－4－6A ．两滑块到达B 点的速度相同 B ．两滑块沿斜面上升的最大高度相同C ．两滑块上升到最高点过程克服重力做的功相同D ．两滑块上升到最高点过程机械能损失相同解析 设弹簧的弹性势能为E p .从D →B 过程由能量守恒得．E p ＝12mv B 2.因为m 2>m 1所以选项A 错．从D →最大高度过程．由能量守恒得．E p ＝mgh ＋μmg cos θ·hsin θ即h ＝E pmg 1＋μcot θ所以选项B 错，C 、D 均正确． 答案 CD8．为了让乘客乘车更为舒适，某探究小组设计了一种新的交通工具，乘客的座椅能随着坡度的变化而自动调整，使座椅始终保持水平，如图5－4－8所示．当此车减速上坡时，乘客( )．A ．处于失重状态B ．受到向前(水平向右)的摩擦力作用C ．重力势能增加D ．所受力的合力沿斜坡向上解析 当车减速上坡时，因加速度有向下的分量，所以乘客处于失重状态，A 正确；乘 客的高度增加，重力势能增大，C 正确；因为乘客的加速度是沿斜坡向下，故所受合力 沿斜坡向下，D 错误；乘客受到水平向左的摩擦力作用，B 错误． 答案 AC9．如图5－4－9所示，一长为L 的轻杆一端固定在光滑铰链上，另一端固定一质量为m 的小球．一水平向右的拉力作用于杆的中点，使杆以角速度ω匀速转动，当杆与水平方向成60°时，拉力的功率为 ( )．图5－4－8A ．mgL ω B.32mgL ω C.12mgL ω D.36mgL ω 解析 由能的转化及守恒可知：拉力的功率等于克服重力的功率．P G ＝mgv y ＝mgv cos 60°＝12mg ωL ，故选C. 答案 C10．如图5－4－10所示，水平传送带AB 长21 m ，以6 m/s 顺时针匀速转动，台面与传送带平滑连接于B 点，半圆形光滑轨道半径R ＝1.25 m ，与水平台面相切于C 点，BC 长s ＝5.5 m ，P 点是圆弧轨道上与圆心O 等高的一点．一质量为m ＝1 kg 的物块(可视为质点)，从A 点无初速释放，物块与传送带及台面间的动摩擦因数均为0.1，则关于物块的运动情况，下列说法正确的是()．图5－4－10A ．物块不能到达P 点B ．物块能越过P 点做斜抛运动C ．物块能越过P 点做平抛运动D ．物块能到达P 点，但不会出现选项B 、C 所描述的运动情况解析 物块从A 点释放后在传送带上做加速运动，假设达到台面之前能够达到传送带的 速度v ，则由动能定理得，μmgs 1＝12mv 2，得s 1＝18 m<21 m ，假设成立．物块以6 m/s冲上台面，假设物块能到达P 点，则到达P 点时的动能E kP ，可由动能定理求得，－μmgs图5－4－9－mgR ＝E k P －12mv 2，得E k P ＝0，可见，物块能到达P 点，速度恰为零，之后从P 点滑回来，不会出现选项B 、C 所描述的运动情况，D 正确． 答案 D11．一个平板小车置于光滑水平面上，其右端恰好和一个14光滑圆弧轨道AB 的底端等高对接，如图5－4－11所示．已知小车质量M ＝3.0 kg ，长L ＝2．06 m ，圆弧轨道半径R ＝0.8 m ．现将一质量m ＝1.0 kg 的小滑块，由轨道顶端A 点无初速释放，滑块滑到B 端后冲上小车．滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ＝0.3.(取g ＝10 m/s 2)试求：(1)滑块到达B 端时，轨道对它支持力的大小； (2)小车运动1.5 s 时，车右端距轨道B 端的距离； (3)滑块与车面间由于摩擦而产生的内能．解析 (1)滑块从A 端下滑到B 端，由动能定理得mgR ＝12mv 02在B 点由牛顿第二定律得N －mg ＝m v 02R解得轨道对滑块的支持力N ＝3 mg ＝30 N (2)滑块滑上小车后，由牛顿第二定律 对滑块：－μmg ＝ma 1，得a 1＝－3 m/s 2对小车：μmg ＝Ma 2，得a 2＝1 m/s 2设经时间t 后两者达到共同速度，则有v 0＋a 1t ＝a 2t 解得t ＝1 s 由于t ＝1 s<1.5 s ，故1 s 后小车和滑块一起匀速运动，速度v ＝1 m/s 因此，1.5 s 时小车右端距轨道B 端的距离为s ＝12a 2t 2＋v (1.5－t )＝1 m(3)滑块相对小车滑动的距离为Δs ＝v 0＋v 2t －v2t ＝2 m所以产生的内能Q ＝μmg Δs ＝6 J 答案 (1)30 N (2)1 m (3)6 J13．如图5－4－12所示，为一传送装置，其中AB 段粗糙，AB 段长为L ＝0.2 m ，动摩擦因数μ＝0.6，BC 、DEN 段均可视为光滑，且BC 的始、末端均水平，具有h ＝0.1 m 的高度差，DEN 是半径为r ＝0.4 m 的半圆形轨道，其直径DN 沿竖直方向，C 位于DN 竖直线上，CD间的距离恰能让小球自由通过．在左端图5－4－11竖直墙上固定有一轻质弹簧，现有一可视为质点的小球，小球质量m ＝0.2 kg ，压缩轻质弹簧至A 点后由静止释放(小球和弹簧不粘连)，小球刚好能沿DEN 轨道滑下．求： (1)小球到达N 点时速度的大小； (2)压缩的弹簧所具有的弹性势能．图5－4－12解析 (1)“小球刚好能沿DEN 轨道滑下”，在圆周最高点D 点必有：mg ＝m v D 2r从D 点到N 点，由机械能守恒得：12mv D 2＋mg ×2r＝12mv N 2＋0 联立以上两式并代入数据得：v D ＝2 m/s ，v N ＝2 5 m/s(2)弹簧推开小球过程中，弹簧对小球所做的功W 等于弹簧所具有的弹性势能E p ， 根据动能定理得W －μmgL ＋mgh ＝12mv D 2－0代入数据得W ＝0.44 J即压缩的弹簧所具有的弹性势能为0.44 J(优选能量守恒) 答案 (1)2 5 m/s (2)0.44 J。
专题五 第4讲 功能关系、能量转化与守恒定律
功能关系、能量转化与守恒定律
考点1
功和能的关系
1．功是能量转化的量度，做功的过程是能量转化的过程， 做了多少功，就有多少能量发生转化；反之，转化了多少能量 就说明做了多少功．
2．常见的功与能的转化关系如下表所示：
功
重力做功 WG＝mgh
能量变化
重力势能变化ΔEp
功能关系
－ΔEp WG＝_______
碰撞都是弹性的，则整个过程中，系统损失的动能为(
)
图 5－4－3
1 2 A.2mv
1 mM 2 B.2 v m＋M
1 C.2NμmgL
D．NμmgL
解析：系统动量守恒，相当于完全非弹性碰撞，两物体最 终速度相等，设为 v1.由动量守恒得 mv＝(m＋M) v1，系统损失 1 1 1 mM 2 的动能为 mv 2－ (m＋M )v2＝ v ，B 正确；碰撞 N 次 1 2 2 2 m＋M 后恰又回到箱子正中间，小物块和箱子底板间的相对滑动距离 d＝NL， 而摩擦热 Q＝f d＝NμmgL， 系统损失的动能转化为内能， D 正确．
AB，半径分别为 R1＝1.0 m 和 R2＝3.0 m 的圆弧轨道，长为 L
＝6 m 的倾斜直轨 CD.AB、CD 与两圆弧轨道相切，其中倾斜直
1 轨 CD 部分表面粗糙，动摩擦因数为 μ＝6，其余各部分表面光
滑．一质量为 m＝2 kg 的滑环(套在滑轨上)，从 AB 的中点 E 处 以 v0＝10 m/s 的初速度水平向右运动．已知θ＝37°，取 g＝ 10 m/s2.求：
备考策略：这类问题审题要求高，一定要分清有哪些过程，
明确过程中哪些力做了功，引起了哪种能的转化，物体系统中
存在哪些能量形式，在转化中是哪种能转化为哪种能．即明确
高考物理一轮复习第五章机械能4功能关系能量守恒定律课件
2021/4/17
高考物理一轮复习第五章机械能4功能关系能量
27
守恒定律课件
结束语
同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成 功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念，
考试加油。
2.功能关系的选用技巧: (1)若只涉及动能的变化,则首选动能定理分析。 (2)若只涉及重力势能的变化,则采用重力做功与重力势能的关系分析。 (3)若只涉及机械能变化,用除重力、系统内弹力之外的力做功与机械能变化的 关系分析。 (4)只涉及电势能的变化,用电场力与电势能变化关系分析。
【典例·通法悟道】 【典例1】 (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( ) A.两滑块组成的系统机械能守恒 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.两滑块组成的系统机械能损失等于M克服摩擦力做的功
(1)0～1 s内,A、B的加速度大小aA、aB。 (2)B相对A滑行的最大距离x。 (3)0～4 s内,拉力做的功W。 (4)0～4 s内系统产生的摩擦热Q。
【解析】(1)在0～1 s内,A、B两物体分别做匀加速直线运动
根据牛顿第二定律得μmg=MaA F1-μmg=maB 代入数据得aA=2 m/s2,aB=4 m/s2。 (2)t1=1 s后,拉力F2=μmg,铁块B做匀速运动,速度大小为v1:木板A仍做匀 加速运动,又经过时间t2,速度与铁块B相等。 v1=aBt1 又v1=aA(t1+t2) 解得t2=1 s
高考备考指南物理课件第5章第4讲功能关系 能量转化和守恒定律
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理科综合 物理
夯基题组 (2019年福建模拟)关于能量的转化，下列说法中不正确的是( ) A．水力发电机把机械能转化为电能 B．太阳能电池把太阳能转化为内能 C．洗衣机把电能转化为机械能 D．燃气热水器把化学能转化为水的内能 【答案】B 【解析】水力发电机把水的机械能转化为电能，选项A正确；太阳能电池把太阳
工件获得的动能 Ek＝12mv20＝20 J，
工件增加的势能 Ep＝mgh＝150 J， 电动机多消耗的电能 W＝Q＋Ek＋Ep＝230 J.
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第五章 机械能及其守恒定律
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练2 (2019年兰州模拟)如图所示，光滑曲面AB与水平面BC平滑连接于B点，
BC右端连接内壁光滑、半径为r＝1.5 m的四分之一细圆管CD，管口D端正下方直立
解得
μ＝
3 2.
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(2)从能量守恒的观点，显然电动机多消耗的电能用于增加工件的动能、势能以
及克服传送带与工件之间发生相对位移时摩擦力做功发出的热量．
在时间 t1 内，皮带运动的位移 x 皮＝v0t1＝1.6 m， 在时间 t1 内，工件相对皮带的位移 x 相＝x 皮－x1＝0.8 m， 在时间 t1 内，摩擦生热 Q＝μmgcos θ·x 相＝60 J，
下落的加速度为45g，在物体下落 h 的过程中，下列说法中不正确的是( )
A．物体的动能增加了45mgh
B．物体的机械能减少了45mgh
C．物体克服阻力所做的功为15mgh D．物体的重力势能减少了 mgh 【答案】B
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第五章 机械能及其守恒定律
高考总复习物理高考备考专题五第4讲功能关系、能量转化与守恒定律[配套课件]
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热点 1 判断各力做功所对应的能量转化 【例 1】(双选，2012 年深圳一模)在奥运比赛项目中，高 台跳水是我国运动员的强项．质量为 m 的跳水运动员入水后受 到水的阻力而竖直向下做减速运动，设水对他的阻力大小恒为 F.那么在他减速下降深度为 h 的过程中，下列说法正确的是(g 为当地的重力加速度)( )
(3)小球 a 从 B 到 D，由动能定理知
－mgh＝12mv2a－12mv2B 设小球 a 从 A 到 B，克服摩擦阻力做功为 Wf，则由动能定 理知
－Wf＝12mv2B－12mv20 解得 Wf＝35.5 J 小球 a 从 D 返回到 B，由动能定理知 mgh＝12mvB′2－12m(v3a)2 得12mvB′2＝32.5 J<Wf 所以，a 球返回到 BA 管道时，不能从 A 端穿出．
(2)传送带匀速运动，求出位移，即可求出摩擦力对传送带 所做的功，即产生的内能；电动机对运输机所做的功是内能与 物体所做的功的和．
[答题规范]解：(1)由题图可知，皮带长 x＝sihnθ＝3 m．工 件速度达到 v0 前，做匀加速运动的位移 x1＝ v t1＝v20t1
竖直方向有 h＝12gt2
水平方向有 s＝vbt 解得 vb＝1 m/s.
(2)a、b 碰撞过程，动量守恒．设碰前 a 球的速度大小为 va，以水平向右为正方向，有
mva＝－mv3a＋Mvb 解得 va＝3 m/s 碰前 a 在 D 处恰好与轨道无作用力，满足
mg＝mvr2a
解得 r＝0.9 m 由几何关系有 h＝2R＋2r 解得R＝ h－22r＝0.7 m.
图 5-4-2
A．物块的机械能逐渐增加 B．软绳重力势能共减少了1 mgl
4
C．物块重力势能的减少等于软绳克服摩擦力所做的功 D．软绳重力势能的减少小于其动能的增加与克服摩擦力 所做功之和 答案：BD
高考物理一轮复习 第5章 功能关系和机械能 第4课时 功能关系 能量守恒定律课件
(3)根据题设，轿车在平直公路上匀速行驶时受到的阻力仍为 F 阻 ＝2×103 N．在此过程中，由能量转化及守恒定律可知，仅有电能用 于克服阻力做功 E 电＝F 阻 L′，
代入数据得 L′＝31.5 m. 答案：(1)2×103 N (2)6.3×104 J (3)31.5 m
2．(2016·聊城模拟)如图所示，一物体质量m＝2 kg，在倾角 为θ＝37°的斜面上的A点以初速度v0＝3 m/s下滑，A点距弹 簧上端B的距离AB＝4 m．当物体到达B后将弹簧压缩到C点， 最大压缩量BC＝0.2 m，然后物体又被弹簧弹上去，弹到的最 高位置为D点，D点距A点距离AD＝3 m．挡板及弹簧质量不 计，g取10 m/s2，sin 37°＝0.6，求： (1)物体与斜面间的动摩擦因数μ； (2)弹簧的最大弹性势能Epm.
由能量守恒定律可得ΔE＝Q.⑤
由①②③④⑤式解得 μபைடு நூலகம்0.52.
代入得 F 牵＝vP1＝2×103 N. 当轿车匀速行驶时，牵引力与阻力大小相等，有 F 阻＝2×103 N.
(2)在减速过程中，注意到发动机只有15P 用于轿车的牵引．根据 动能定理有15Pt－F 阻 L＝12mv22－21mv12.
代入数据得 Pt＝1.575×105 J. 电源获得的电能为 E 电＝0.5×45Pt＝6.3×104 J.
考点二 对能量守恒定律的理解及应用
1．对能量守恒定律的理解 (1)某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且 减少量和增加量一定相等． (2)某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加， 且减少量和增加量一定相等．这也是我们列能量守恒定 律方程式的两条基本思路．
2．应用能量守恒定律解题的步骤 (1)分清有几种形式的能在变化，如动能、势能(包括重力 势能、弹性势能、电势能)、内能等． (2)明确哪种形式的能量增加，哪种形式的能量减少，并 且列出减少的能量ΔE减和增加的能量ΔE增的表达式． (3)列出能量守恒关系式：ΔE减＝ΔE增．
2024届高考物理一轮总复习第五章机械能第4节功能关系能量转化与守恒定律课件
(续表) 各种力做功 对应能量变化
定量关系
只有重力、弹 簧弹力做功
不引起机械 能变化
系统机械能守恒ΔE＝0
非重力和弹 力的功
重力和弹力之外的力做正功，物 机械能变化 体的机械能增加，做负功，机械
能减少，且W其他＝ΔE
(续表) 各种力做功 对应能量变化
定量关系
一对相互作用 的滑动摩擦力
做的总功
内能变化
答案：B
3.(多选，2021 年重庆月考)用恒力 F 竖直向上拉一物体，使其 由地面处开始加速上升到某一高度.若该过程空气阻力不能忽略，
则下列说法中正确的是( ) A.力 F 做的功和阻力做的功之和等于物体动能的增量 B.力 F 做的功和阻力做的功之和等于物体与地球系统机械能
的增量
C.力 F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体动能的增量 D.力 F、重力、阻力三者的合力所做的功等于物体机械能的 增量
第4节 功能关系 能量转化与守恒定律
一、功能关系
1.能的概念：一个物体能对外做功，这个物体就具有_能__量___. 2.功能关系：(1)功是__能__量__转__化__的量度，即做了多少功就有 多少能量发生了转化. (2)做功的过程一定伴随着__能__量__转__化__，而且能量转化必通过 做功来实现.
静摩擦力
滑动摩擦力
能量的转 只有能量的转移，既有能量的转移，又有能量的
不 化方面 没有能量的转化 转化
同 一对摩擦 一对静摩擦力所 一对滑动摩擦力所做功的代数
点 力的总功 做 功 的 代 数 和 等 和为负值，总功W＝－Ff·l相对，
方面 于零
即摩擦时产生的热量
(续表)
两种摩擦力
静摩擦力
滑动摩擦力
2024年高考物理总复习第一部分知识点梳理第六章机械能第4讲功能关系 能量守恒定律
第4讲功能关系能量守恒定律整合教材·夯实必备知识一、功能关系(必修二第八章第4节)1.(1)做功的过程就是能量转化的过程,不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。
(2)功是能量转化的量度,功和能的关系,一是体现在不同的力做功,对应不同形式的能转化,具有一一对应关系,二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。
2.摩擦力做功的特点(1)一对静摩擦力所做功的代数和总等于零。
(2)一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值,差值为机械能转化为内能的部分,也就是系统机械能的损失量。
二、能量守恒定律(必修三第十二章第4节)【质疑辨析】角度1功能关系(1)力对物体做了多少功,物体就具有多少能。
()(2)滑动摩擦力做功时,一定会引起机械能的转化。
( ) 角度2 能量守恒定律(3)既然能量在转移或转化过程中是守恒的,故没有必要节约能源。
( ) (4)一个物体的能量增加,必定有别的物体的能量减少。
( ) 提示:(1)× (2)√ (3)× (4)√精研考点·提升关键能力考点一 功能关系的理解和应用 (核心共研)【核心要点】几种常见的功能关系及其表达式【典例剖析】角度1 由能量变化分析力做功[典例1](2023·新课标全国卷)无风时,雨滴受空气阻力的作用在地面附近会以恒定的速率竖直下落。
一质量为m 的雨滴在地面附近以速率v 下落高度h 的过程中,克服空气阻力做的功为(重力加速度大小为g ) ( ) A .0 B .mgh C .12mv 2-mgh D .12mv 2+mgh【解析】选B 。
在地面附近雨滴做匀速运动,根据动能定理得mgh -W 克=0,故雨滴克服空气阻力做功为mgh 。
故选B 。
角度2 由力做功分析能量变化[典例2](多选)(2023·石家庄模拟)如图所示,楔形木块abc 固定在水平面上,粗糙斜面ab 与水平面的夹角为60°,光滑斜面bc与水平面的夹角为30°,顶角b处安装一定滑轮。
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南方新高考2018版高考物理大一轮复习专题五机械能第4讲功能关系能量转化与守恒定律课时作业
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第4讲功能关系能量转化与守恒定律
一、单项选择题
1．（2016年广西五校联考）如图K5。
41所示，消防员身系弹性绳自高空p点自由下落，图中a点是弹性绳的原长位置，b点是人静止悬吊着的位置，c点是人所到达的最低点，空气阻力不计，则人（)
图K5.4.1
A．从p至c过程中人的动能不断增大
B．从p至b过程中人的动能不断增大
C．从p至c过程中重力所做的功大于人克服弹性绳弹力所做的功
D．从a至c过程中人的重力势能减少量等于弹性绳的弹性势能增加量
2．运动员把原来静止的足球踢出去，使足球获得的能量为200 J,则运动员踢球过程中，运动员消耗的体能为( )
A．等于200 J B．大于200 J
C．小于200 J D．无法判断
3．水流从高处落下，对水轮机做了3×108J的功，关于这句话的正确含义,可理解为( ）A．水流在对水轮机做功前，具有3×108 J的能量
B．水流在对水轮机做功时，具有3×108 J的能量
C．水流在对水轮机做功后,具有3×108 J的能量
D．在水流对水轮机做功的过程中，其能量减少了3×108 J
4．一子弹以水平速度v射入放在光滑水平地面上的木块且不穿出，关于子弹克服阻力做的功W，下列说法正确的是( )
A．W等于子弹和木块系统增加的内能
B．W等于子弹和木块系统减少的机械能
C．W等于木块增加的动能和系统损失的机械能之和
D．W等于木块增加的动能
5．(2015年山东潍坊模拟)如图K5.4。
2所示，ABCD是一个盆式容器,盆内侧壁与盆底BC 的连接处都是一段与BC相切的圆弧，B、C在水平线上，其距离d＝0.50 m．盆边缘的高度为h ＝0.30 m．在A处放一个质量为m的小物块并让其从静止出发下滑．已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数为μ＝0。
10.小物块在盆内来回滑动,最后停下来，则停下的位置到B的距离为( )
A．0。
50 m B．0。
25 m
C．0.10 m D．0
图K5 4.2 图K5。
4.3
6．如图K5.4。
3所示，足够长的传送带以恒定速率顺时针运行．将一个物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度,第二阶段与传送带相对静止,匀速运动到达传送带顶端．下列说法中正确的是( ）
A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体不做功
B．第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量
C．第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量
D．物体从底端到顶端全过程机械能的增加量等于全过程物体与传送带间的摩擦生热
7．(2016年湖北黄冈检测)如图K5.4。
4所示，将质量为2m的重物悬挂在轻绳的一端，轻绳的另一端系一质量为m的环，环套在竖直固定的光滑直杆上，光滑的轻小定滑轮与直杆的距离为d，杆上的A点与定滑轮等高，杆上的B点在A点下方，距离A的高度为d。
现将环从A 点由静止释放，不计一切摩擦阻力，下列说法正确的是( ）
图K5。
4.4
A．环到达B点时,重物上升的高度h＝d 2
B．环到达B点时，环与重物的速度大小之比为错误!
C．环从A点到B点，环减少的机械能大于重物增加的机械能
D．环能下降的最大高度为4d 3
二、多项选择题
8．如图K5。
4.5所示，足够长传送带与水平面的夹角为θ，物块a通过平行于传送带的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连．开始时，a、b及传送带均静止且m b＞m a sin θ.现使传送带顺时针匀速转动，则物块在运动(物块未与滑轮相碰)过程中( )
图K5。
4.5
A．一段时间后可能匀速运动
B．一段时间后，摩擦力对物块a可能做负功
C．开始的一段时间内，重力对a做功的功率大于重力对b做功的功率
D．摩擦力对a、b组成的系统做的功等于a、b机械能的增量
9．如图K5 4.6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（)
图K5.46
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错误!mv2
C．在C处，弹簧的弹性势能为错误!mv2－mgh
D．上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度
10．(2015年浙江温州八校联考)如图K5。
4.7所示，一质量为M的斜面体静止在水平地面上，质量为m的木块沿粗糙斜面加速下滑h高度,速度大小由v1增大到v2，所用时间为t，木块与斜面体之间的动摩擦因数为μ。
在此过程中（)
图K5。
47
A．斜面体受水平地面的静摩擦力为零
B．木块沿斜面下滑的距离为错误!t
C．如果给质量为m的木块一个沿斜面向上的初速度v2，它将沿斜面上升到h高处速度变为v1
D．木块与斜面摩擦产生的热量为mgh－错误!mv错误!＋错误!mv错误!
三、非选择题
11．（2016年新课标全国卷Ⅲ）如图K54。
8所示，在竖直平面内有由错误!圆弧AB和错误!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弧的半径为错误!。
一小球在A点正上方与A相距错误!处由静止开始自由下落,经A点沿圆弧轨道运动．(1）求小球在B、A两点的动能之比．
（2）通过计算判断小球能否沿轨道运动到C点．
图K5。
4.8
第4讲功能关系能量转化与守恒定律
1．B 解析：由受力分析和运动过程分析,知人在b点时速度最大,所以从p至c，动能先增大后减小，A项错误，B项正确；从p至c由于动能、重力势能、弹性势能的相互转化，根据能量守恒可知,p至c过程中重力做功与人克服弹性绳弹力做功大小相等,C项错误；从a至c 时，人在a处的动能和重力势能全部转化为弹性绳的弹性势能，所以人的重力势能减少量小于弹性绳的弹性势能增加量，D项错误．
2．B 3．D 4．C 5．D
6．C 解析:第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体仍做正功,选项A错误；第一阶段摩擦力对物体做的功等于第一阶段物体动能的增加量和重力势能的增加量,选项B错误；第一阶段物体和传送带间的摩擦生热等于第一阶段物体机械能的增加量，选项C正确；物体从底端到顶端全过程机械能的增加量大于全过程物体与传送带间的摩擦生热，选项D错误．7．D
8．ABD 解析：当传送带向上匀速的开始阶段，因传送带对a的摩擦力沿传送带向上，且F f＋m b g＞m a g sin θ，故物块a向上加速，当物块a、b的速度大小与传送带速度相等时，开始做匀速运动，此时因m b g＞m a g sin θ，物块a受的摩擦力对a做负功，A、B均正确；设a、b 的速度大小均为v,则P a＝m a gv sin θ，P b＝m b g·v，故P a＜P b，C错误；由功能关系可知，摩擦力对a、b系统所做的功等于a、b系统机械能的增量,D正确．
9．BD
10．BD 解析:以木块和斜面体组成的系统为研究对象,整体有向左的加速度,根据牛顿第二定律可知，整体在水平方向一定受向左的力，故斜面体受到的摩擦力水平向右,选项A错误．木块沿斜面下滑的距离s＝错误!t＝错误!t，故B正确．上滑时重力和摩擦力都做负功，比下滑时合外力做功多，则上升h高处时速度小于v1,选项C错误．由能量守恒定律得：mgh＋错误!mv错误!＝错误!mv错误!＋Q，则木块与斜面增加的内能Q＝mgh＋错误!mv错误!－错误!mv错误!，故D正确．11．解: （1)设小球的质量为m,小球在A点的动能为E k A，由机械能守恒定律得
E k A＝mg·错误!①
设小球在B点的动能为E k B，同理有E k B＝mg·错误!②
由①②式得错误!＝5.③
（2）若小球能沿轨道运动到C点，小球在C点所受轨道的正压力F N应满足F N≥0④
设小球在C点的速度大小为v C,由牛顿运动定律和向心加速度公式有
F N＋mg＝m错误!⑤
由④⑤式得mg≤m错误!⑥
v C≥错误!⑦
全程应用机械能守恒定律得mg·错误!＝错误!mv C′2⑧
由⑦⑧式可知,v C＝v C′，即小球恰好可以沿轨道运动到C点．。