2021高考物理专题17《 功能关系 能量守恒定律》(含答案)
专练17功能关系能量守恒定律1．如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A．缓冲器的机械能守恒B．摩擦力做功消耗机械能C．垫板的动能全部转化为内能D．弹簧的弹性势能全部转化为动能2.(多选)如图所示，足够长的传送带以恒定速率逆时针运行，将一物体轻轻放在传送带顶端，第一阶段物体被加速到与传送带具有相同的速度，第二阶段物体与传送带相对静止，匀速运动到达传送带底端，下列说法正确的是()A．第一阶段摩擦力对物体做正功，第二阶段摩擦力对物体做负功B．第一阶段摩擦力对物体做的功大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．全过程物体与传送带间的摩擦生热等于从顶端到底端机械能的增加量3．(多选)如图，质量为M、长度为L的小车静止在光滑的水平面上，质量为m的小物块(可视为质点)放在小车的最左端．现用一水平恒力F作用在小物块上，使物块从静止开始做匀加速直线运动，物块和小车之间的摩擦力为F f.物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为s.在这个过程中，以下结论正确的是()A．物块到达小车最右端时具有的动能为F(L＋s)B．物块到达小车最右端时，小车具有的动能为F f sC．物块克服摩擦力所做的功为F f(L＋s)D．物块和小车增加的机械能为F f s4.(多选)某电视台冲关栏目，选手需要抓住固定在支架上的绳子向上攀登，才可冲上领奖台，如图所示．如果某选手刚刚匀速攀爬到接近绳子顶端时，突然因抓不住绳子而加速滑下，对该过程进行分析(不考虑脚蹬墙壁的作用)，下述说法正确的是()A．上行时，人受到绳子的拉力与重力和摩擦力平衡B．上行时，绳子拉力对人做的功等于人重力势能的增加C．下滑时，人所受的重力大于摩擦力，加速度小于gD．下滑时，重力势能的减少大于动能的增加，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功5.(多选)如图，A、B、C三个同样的滑块从粗糙固定斜面上的同一高度同时开始运动，A由静止释放，B的初速度方向沿斜面向下，大小为v0，C的初速度方向沿斜面水平向左，大小也为v0，正确的是()A．滑到斜面底端时，B的动能最大B．滑到斜面底端时，C的机械能减少得最多C．A和C将同时滑到斜面底端D．C下滑过程中，水平方向做匀速直线运动6.(多选)如图所示，在粗糙的水平面上，质量相等的两个物体A、B 间用一轻质弹簧相连组成系统．且该系统在水平拉力F作用下以相同加速度保持间距不变一起做匀加速直线运动，当它们的总动能为2E k 时撤去水平力F，最后系统停止运动．不计空气阻力，认为最大静摩擦力等于滑动摩擦力，从撤去拉力F到系统停止运动的过程中() A．外力对物体A所做总功的绝对值等于E kB．物体A克服摩擦阻力做的功等于E kC ．系统克服摩擦阻力做的功可能等于系统的总动能2E kD ．系统克服摩擦阻力做的功一定等于系统机械能的减少量 7.(多选)空降兵是现代军队的重要兵种．一次训练中，空降兵从静止在空中的直升机上竖直跳下(初速度可看成零)，下落高度h 之后打开降落伞，接着又下降高度H 之后，空降兵达到匀速，设空降兵打开降落伞之后受到的空气阻力与速度的平方成正比，比例系数为k ，即f ＝k v 2，那么关于空降兵的说法正确的是( )A ．空降兵从跳下到下落高度为h 时，机械能一定损失了mghB ．空降兵从跳下到刚匀速时，重力势能一定减少了mg (H ＋h )C ．空降兵匀速下降时，速度大小为 mg kD ．空降兵从跳下到刚匀速的过程，空降兵克服阻力做功为mg (H ＋h )－m 2g 2k8.(多选)如图所示，在竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧直立于地面上，上面放一个质量为m 的带负电的小球，小球与弹簧不连接．现用外力将小球向下压到如图所示的位置后撤去外力，小球从静止开始运动到刚离开弹簧的过程中，小球克服重力和电场力做功分别为W 1和W 2，小球刚好离开弹簧时速度为v ，不计空气阻力，则上述过程中( )A ．带电小球电势能增加W 2B ．弹簧弹性势能最大值为W 1＋W 2＋12m v 2C ．弹簧弹性势能减少量为W 1＋W 2D ．带电小球和弹簧组成的系统机械能减少W 29．如图1所示，固定的粗糙斜面长为10 m ，一小滑块自斜面顶端由静止开始沿斜面下滑的过程中，小滑块的动能E k 随位移x 的变化规律如图2所示，取斜面底端为重力势能的参考平面，小滑块的重力势能E p 随位移x 的变化规律如图3所示，重力加速度g ＝10 m/s 2.根据上述信息可以求出( )A．斜面的倾角B．小滑块与斜面之间的动摩擦因数C．小滑块下滑的加速度的大小D．小滑块受到的滑动摩擦力的大小10．如图1所示，在升降机的顶部安装了一个能够显示拉力的传感器．传感器下方挂一轻质弹簧，弹簧下端挂一质量为m的小球．小球随升降机一起运动，若升降机在运行过程中突然停止，并以此时为零时刻，在后面一段时间内传感器显示弹簧弹力F随时间t变化的图象如图2所示，g为重力加速度，则()A．升降机突然停止前在做向上的加速运动B．t1～t2时间内小球向下运动，小球动能先减小后增大C．0～t1时间内小球处于失重状态，t1～t2时间内处于超重状态D．t3～t4时间内弹簧弹性势能变化量大于小球动能变化量11.如图所示，上表面光滑，长度为3 m、质量M＝10 kg的木板，在F＝50 N的水平拉力作用下，以v0＝5 m/s的速度沿水平地面向右匀速运动．现将一个质量为m＝3 kg的小铁块(可视为质点)无初速度地放在木板最右端，当木板运动了L＝1 m时，又将第二个同样的小铁块无初速度地放在木板最右端，以后木板每运动1 m就在其最右端无初速度地放上一个同样的小铁块．(g取10 m/s2)求：(1)木板与地面间的动摩擦因数；(2)刚放第三个铁块时木板的速度；(3)从放第三个铁块开始到木板停下的过程，木板运动的距离．12.如图为某工厂生产流水线上水平传输装置的俯视图，它由传送带和转盘组成．物品(质量m＝1 kg)从A处无初速度放到传送带上，运动到B处后进入匀速转动的转盘，设物品进入转盘时速度大小不发生变化，并随转盘一起运动(无相对滑动)，到C处被取走装箱．已知A、B两处的距离L＝9 m，传送带的传输速度v＝2.0 m/s，物品在转盘上与轴O的距离R＝5 m，物品与传送带间的动摩擦因数μ1＝0.2.g取10 m/s2.(1)求物品从A处运动到B处的时间t.(2)物品从A处运动到C处的过程中外力对物品总共做了多少功．(3)若物品在转盘上的最大静摩擦力可视为与滑动摩擦力大小相等，则物品与转盘间的动摩擦因数μ2至少为多大？练高考——找规律1．(·课标Ⅰ)如图，一轻弹簧原长为2R ，其一端固定在倾角为37°的固定直轨道AC 的底端A 处，另一端位于直轨道上B 处，弹簧处于自然状态．直轨道与一半径为56R 的光滑圆弧轨道相切于C 点，AC ＝7R ，A 、B 、C 、D 均在同一竖直平面内．质量为m 的小物块P 自C 点由静止开始下滑，最低到达E 点(未画出)．随后P 沿轨道被弹回，最高到达F 点，AF ＝4R .已知P 与直轨道间的动摩擦因数μ＝14，重力加速度大小为g .(取sin37°＝35，cos37°＝45)(1)求P 第一次运动到B 点时速度的大小．(2)求P 运动到E 点时弹簧的弹性势能．(3)改变物块P 的质量，将P 推至E 点，从静止开始释放．已知P 自圆弧轨道的最高点D 处水平飞出后，恰好通过G 点．G 点在C点左下方，与C 点水平相距72R 、竖直相距R .求P 运动到D 点时速度的大小和改变后P 的质量．2．(课标Ⅲ)如图，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R 2.一小球在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．(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．3.(天津理综)我国将于2022年举办冬奥会，跳台滑雪是其中最具观赏性的项目之一．如图所示，质量m＝60 kg的运动员从长直助滑道AB的A处由静止开始以加速度a＝3.6 m/s2匀加速滑下，到达助滑道末端B时速度v B＝24 m/s，A与B的竖直高度差H＝48 m．为了改变运动员的运动方向，在助滑道与起跳台之间用一段弯曲滑道衔接，其中最低点C处附近是一段以O为圆心的圆弧．助滑道末端B与滑道最低点C的高度差h＝5 m，运动员在B、C间运动时阻力做功W ＝－1 530 J，取g＝10 m/s2.(1)求运动员在AB段下滑时受到阻力F f的大小；(2)若运动员能够承受的最大压力为其所受重力的6倍，则C点所在圆弧的半径R至少应为多大．练模拟——明趋势4．(多选)(兰州一模)如图所示，竖直面内有一个半径为R、光滑的34圆轨道固定在水平地面上．一个质量为m的小球从距水平地面上方h高处的P点由静止开始自由下落，恰好从N点沿切线方向进入圆轨道．不考虑空气阻力，已知重力加速度为g，则下列说法正确的是() A．适当调整高度h，可使小球从轨道最高点M飞出后，恰好落在轨道右端口N处B．若h＝2R，则小球在轨道最低点对轨道的压力为5mgC．只有h≥2.5R时，小球才能到达圆轨道的最高点MD．若h＝R，则小球能上升到圆轨道左侧离地高度为R的位置，该过程重力做功为mgR5．(北京丰台区测试)某同学利用如图实验装置研究摆球的运动情况，摆球从A点由静止释放，经过最低点C到达与A等高的B点，D、E、F是OC连线上的点，OE＝DE，DF＝FC，OC连线上各点均可钉钉子．每次均将摆球从A点由静止释放，不计绳与钉子碰撞时机械能的损失．下列说法正确的是()A．若只在E点钉钉子，摆球最高可能摆到A、B连线以上的某点B．若只在D点钉钉子，摆球最高可能摆到A、B连线以下的某点C．若只在F点钉钉子，摆球最高可能摆到D点D．若只在F点以下某点钉钉子，摆球可能做完整的圆周运动6.(山东统考)如图所示，质量为m＝1 kg的小球以v0＝10 m/s的速度水平抛出，在落地之前经过空中A、B两点，在A点小球速度方向与水平方向的夹角为45°，在B点小球速度方向与水平方向的夹角为60°(空气阻力忽略不计，g取10 m/s2)．若以抛出点所在的水平面为重力势能的参考平面，则以下判断中正确的是()A．小球经过A、B两点间的时间间隔为t＝ 3 sB．A、B两点间的高度差h＝15 mC．小球在A点时的机械能为50 JD．小球在B点时具有的重力势能为150 J7.(泰安高三一模)在倾角为θ的固定光滑斜面上有两个用轻弹簧相连接的小物块A 、B ，它们的质量分别为m 1、m 2(m 2>m 1)，弹簧的劲度系数为k ，挡板C 固定，系统处于静止状态．现用一平行于斜面向上的恒力F 拉物块A 使之向上运动，当物块B 刚要离开挡板C 时，物块A 运动的距离为d ，速度为v .则此时( )A ．拉力做功的瞬时功率为F v sin θB ．物块B 满足m 2g sin θ＝kdC ．物块A 的加速度大小为F ＋kd m 1D ．弹簧弹性势能的增加量为Fd －m 1gd sin θ－12m 1v 28．(2017·石家庄模拟)如图所示，劲度系数为k 的轻弹簧下端固定在地面上，上端与一个质量为m 的小球相连，系统处于静止状态．现用力F 将小球缓慢上移，直到弹簧恢复原长，然后撤掉该力，使小球从静止开始下落．小球下落过程中的最大速度为v ，不计空气阻力，重力加速度为g .下列说法正确的是( )A ．小球的速度最大时弹簧的弹性势能为零B ．撤掉力F 后，小球从静止下落到速度最大的过程中，小球克服弹簧弹力所做的功为W ＝m 2g 2k －12m v 2C ．弹簧的弹性势能最大时小球的加速度为零D ．小球缓慢上移的过程中，力F 所做的功为m 2g 2k9．(多选)(山西大学附属中学模拟)如图甲所示，一倾角为37°的传送带以恒定速度运行．现将一质量m ＝1 kg 的物体抛上传送带，物体相对地面的速度随时间变化的关系如图乙所示，取沿传送带向上为正方向，g 取10 m/s 2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8.则下列说法正确的是( )A．0～8 s内物体位移的大小是18 mB．0～8 s内物体机械能增量是90 JC．0～8 s内物体机械能增量是84 JD．0～8 s内物体与传送带因摩擦产生的热量是126 J10．(河北石家庄二中一模)一质点在0～15 s内竖直向上运动，其加速度—时间图象如图所示，若取竖直向下为正，g取10 m/s2，则下列说法正确的是()A．质点的机械能不断增加B．在0～5 s内质点的动能增加C．在10～15 s内质点的机械能一直增加D．在t＝15 s时质点的机械能大于t＝5 s时质点的机械能11．(江苏模拟)如图所示，固定斜面的倾角θ＝30°，物体A与斜面之间的动摩擦因数为μ＝34，轻弹簧下端固定在斜面底端，弹簧处于原长时上端位于C点．用一根不可伸长的轻绳通过轻质光滑的定滑轮连接物体A、B，滑轮右侧轻绳与斜面平行，物体A的质量为2m＝4 kg，物体B的质量为m＝2 kg，初始时物体A到C点的距离为L＝1 m．现给物体A、B一初速度v0＝3 m/s，使物体A开始沿斜面向下运动，物体B向上运动，物体A将弹簧压缩到最短后又恰好能弹到C点．已知重力加速度为g＝10 m/s2，不计空气阻力，整个过程中，轻绳始终处于伸直状态，求：(1)物体A向下运动刚到C点时的速度大小；(2)弹簧的最大压缩量和弹簧的最大弹性势能．12.(衡水一中检测)如图是用传送带传送行李的示意图．图中水平传送带两端A、B间的长度x＝8 m，传送带的右侧是一竖直的半径R＝0.8 m的14光滑圆弧轨道，轨道底端与传送带在B点相切．若传送带向右以v0＝6 m/s的恒定速度匀速运动，当在传送带的左侧A点轻轻放上一个质量m＝4 kg的箱子时，箱子运动到传送带的最右侧前如果没被捡起，就能滑上圆弧轨道，而后做往复运动直到被捡起为止．已知箱子与传送带间的动摩擦因数μ＝0.1，重力加速度大小g＝10 m/s2，求：(1)箱子从A点到B点所用的时间及箱子滑到圆弧轨道底端时对轨道的压力大小；(2)若箱子放在A点时给它一个5 m/s的水平向右的初速度，到达B点前箱子没被捡起，则箱子离开圆弧轨道最高点后还能上升多大高度？。
备战2021年浙江新高考物理一轮复习一遍过：考点17 功能关系 能量守恒定律.(含解析)
『高考一轮·考点一遍过』『分项解析·逐一击破』考点17 功能关系 能量守恒定律1.机械能是高考重点考查内容之一，高考命题既有对机械能的单独考查，也有与曲线运动、电磁学等内容相结合的综合考查，单独考查的题目多为选择题，计算题联系生活实际、现代科学技术，与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动、电磁等知识结合，综合考查在物体多运动过程或多物体运动过程中运用知识的能力、建立物理模型的能力和解决实际问题的能力.2.考查知识点主要有 (1)功和功率的计算；(2)对动能定理、机械能守恒定律、功能关系的理解 (3)与牛顿第二定律相结合考查运动情况和功能关系 (3)能量与动量相结合的考查物体运动过程 命题趋势从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电场及电磁感应相结合命题。
动能定理、能量守恒定律仍将是高考考查的重点，高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情景中去，能力要求不会降低。
复习策略复习时应强化对功、功率、动能、重力势能、弹性势能等基本概念的理解，掌握各种功的计算方法；掌握应用动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律分析与解决相关的力学问题的解题方法.考向一 功能关系的理解及应用(2020·佛山模拟)(多选)如图所示，质量为m 的物体(可视为质点)以某一速度从A 点冲上倾角为30°的固定斜面，其减速运动的加速度为34g ，此物体在斜面上能够上升的最大高度为h ，则在这个过程中物体( )A ．重力势能增加了mghB ．机械能损失了12mghC ．动能损失了mghD ．克服摩擦力做功14mgh【参考答案】AB【详细解析】加速度a ＝34g ＝mg sin 30°＋F f m ，解得摩擦力F f ＝14mg ；物体在斜面上能够上升的最大高度为h ，所以重力势能增加了mgh ，故A 正确；损失的机械能为克服摩擦力做的功F f x ＝14mg ·2h ＝12mgh ，故B 正确，D 错误；动能损失量为克服合外力做功的大小ΔE k ＝F 合外力x ＝34mg ·2h ＝32mgh ，故C 错误。
功能关系 能量守恒定律
④压缩弹簧过程,弹力对物体做_负__功__,弹簧的弹性势能 增加,增加量_等__于__克服弹力做功的多少。 ⑤全过程中,物体与弹簧组成的系统,除重力和弹簧弹 力做功以外,只有_滑__动__摩__擦__力__做负功,系统的机械能 减少,减少量为__m_g_c_o_s__s_ihn__。
专题六 功能关系 能量守恒定律
【知识梳理】 知识点1 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__的__转__化__,而且_能__量__的__转__ _化__必须通过做功来实现。
【解析】选B。夯杆被提上来的过程中,先受到滑动摩 擦力,然后受静摩擦力,故A错误;增加滚轮匀速转动的 角速度时夯杆获得的最大速度增大,可减小提杆的时间, 增加滚轮对杆的正压力,夯杆受到的滑动摩擦力增大, 匀加速运动的加速度增大,可减小提杆的时间,故B正确; 根据功能关系可知,滚轮对夯杆做的功等于夯杆动能、
A.夯杆被提上来的过程中滚轮先对它施加向上的滑动 摩擦力,后不对它施力 B.增加滚轮匀速转动的角速度或增加滚轮对杆的正压 力可减小提杆的时间 C.滚轮对夯杆做的功等于夯杆动能的增量 D.一次提杆过程系统共产生热量 1 mv2
2
【思考探究】 (1)夯杆被提升经历匀加速和匀速运动过程,分析这两 个过程的受力情况如何? 提示:匀加速运动过程受重力和向上的滑动摩擦力作用, 匀速运动过程受重力和向上的静摩擦力作用。
2a 2
2
故D错误。
2021届山东新高考物理一轮复习讲义：第5章 第4节 功能关系 能量守恒定律 Word版含答案
第4节功能关系能量守恒定律一、功能关系1．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的转化，而且能量的转化必须通过做功来实现。
2．几种常见的功能关系1．内容：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失。
它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。
2．表达式：ΔE减＝ΔE增。
1．思考辨析(正确的画“√”，错误的画“×”)(1)力对物体做了多少功，物体就具有多少能。
(×)(2)能量在转移或转化过程中，其总量会不断减少。
(×)(3)在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的。
(√)(4)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。
(×) (5)滑动摩擦力做功时，一定会引起机械能的转化。
(√) (6)一个物体的能量增加，必定有别的物体的能量减少。
(√)2．(人教版必修2P 78T 3改编)某人掷铅球，出手时铅球的动能为150 J(不计铅球高度变化)。
关于人对铅球的做功情况和能量转化情况，下列说法正确的是( )A ．此人对铅球做了150 J 的功，将体内的化学能转化为铅球的动能B ．此人对铅球做的功无法计算C ．此人对铅球没有做功，因此没有能量的转化D ．此人对铅球做了150 J 的功，将铅球的重力势能转化为铅球的动能 [答案] A3．(鲁科版必修2P 44T 5改编)质量为m 的物体以初速度v 0沿水平面向左开始运动，起始点A 与一轻弹簧O 端相距s ，如图所示。
已知物体与水平面间的动摩擦因数为μ，物体与弹簧相碰后，弹簧的最大压缩量为x 。
则从开始碰撞到弹簧被压缩至最短，物体克服弹簧弹力所做的功为( )A.12m v 20－μmg (s ＋x ) B ．12m v 20－μmgxC ．μmgsD ．μmg (s ＋x )A [由能量守恒定律可知，物体的初动能12m v 20一部分用于克服弹簧弹力做功，另一部分用于克服摩擦力做功，故物体克服弹簧弹力所做的功为12m v 20－μmg (s ＋x )，故选项A 正确。
高考物理总复习功能关系 能量守恒定律
2023：山东T4；
题是高考的热点.预计2025年高考题
2022：江苏T10；
出题可能性较大，有可能会结合体
2019：全国ⅡT18
育运动等实际情境进行考查.能量守
恒定律可能会结合弹簧模型以计算
题形式考查.
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第4讲
功能关系
能量守恒定律
核心考点
五年考情
命题分析预测
功能关系在选择题中考查的频率比
2 570
车牵引力大小F2＝ ＝
2
2
N＝285 N，从P到Q，小车匀速行驶，小车牵引力F2＝f2＋
mg sin 30°，解得f2＝F2-mg sin 30°＝285
1
N-50×10×
2
N＝35 N；从P到Q，小车克服
摩擦力做的功Wf2＝f2·PQ＝35×20 J＝700 J，故D正确.从P到Q，小车上升的高度h＝
动能定理得mgh-μmgs cos θ＝Ek-0，h＝xtan
θ，s＝
，解得Ek＝mgx(tan
cos
θ-μ)，木块
在水平面上运动时，设初动能为Ek0，根据动能定理得-μmg(x-x1)＝Ek-Ek0，解得Ek＝
Ek0-μmg(x-x1)，B正确.木块克服摩擦力做功转化为内能，木块在斜面上时，Q＝μmgs
2023：浙江6月T18；
能量守恒定律的应用
2022：河北T9；
2021：山东T18；
2019：江苏T8
较高，特别是功能关系中的图像问
题是高考的热点.预计2025年高考题
出题可能性较大，有可能会结合体
育运动等实际情境进行考查.能量守
恒定律可能会结合弹簧模型以计算
题形式考查.
功能关系 能量守恒定律
[解析]
(1)从 A 到 B 的过程中，人与雪橇损失的机械能为
1 1 2 ΔE＝mgh＋ mvA － mvB2 2 2 1 1 2 ＝(70×10×20＋ ×70×2.0 － ×70×12.02)J 2 2 ＝9100 J
(2)人与雪橇在 BC 段做匀减速运动的加速度为 vC－vB 0－12 a＝ t ＝ m/s2＝－2 m/s2 10－4 根据牛顿第二定律得： F 阻＝ma＝70×(－2) N＝－140 N 负号表示阻力方向与运动方向相反．
解析：腿从静止到接近身体的速度，腿部肌肉做的功等于腿的动能的变化， 1 即 W1＝ mv2. 2 腿又回到静止的过程中，肌肉又做了同样的功，所以，每迈一步的过程中， 肌肉对每条腿共做功为 W＝2W1＝mv2＝10×32 J＝90 J. 因为人的速度 v＝3 m/s，其步子的长度为 2 m，所以此人每秒钟迈出 1.5 步．从而，人体肌肉对两条腿输出的功率为 2W×1.5 2×90×1.5 P＝ ＝ W＝270 W. t 1 由于肌肉的能量利用效率约为 0.25，故此人在奔跑过程中的能量消耗率为 P 270 P′＝ ＝ W＝1080 W. η 0.25
一、功能关系 1．功和能的关系 做功的过程就是 能量转化 的过程，功是能量转化的 量度 ．
2．功与能量变化的关系
功 合外力做正功 重力做正功 弹簧弹力做正功 能量的变化
动能 增加 重力势能 减少 弹性势能 减少
电势能减少
分子势能减少 机械能增加
电场力做正功
分子力做正守恒定律解决有关问题，要分析所有参与变 化的能量． (2)高考考查该类问题，常综合平抛运动、圆周运动以及 电磁学知识考查判断、推理及综合分析能力．
如图5－4－5所示，某人乘雪橇沿雪坡经A点滑
2021年高考物理第4讲 功能关系 能量守恒定律
机械能
高考第一轮复
习
第六单元
功能关系 能量守恒定律
1
必备知识
2
关键能力
第4讲
1功能关系
1功能关系
D
答
案
2能量守恒定律
2
能量守恒定律
A
答
案
考点一
功能关系的理解
答案解
析
D
功能关系的理解
考点一
解
析
功能关系的理解
考点一
答案解
析
A
功能关系的理解
考点一
解析
方法功能关系的理解
考点一
考点二
摩擦力做功与能量的关系
答案解
析AC 摩擦力做功与能量的关系
考点二
解析摩擦力做功与能量的关系
考点二
方法功能关系的理解
考点一
答案解
析
D 摩擦力做功与能量的关系
考点二
解析摩擦力做功与能量的关系
考点二
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新高考2021届高考物理小题必练11功能关系能量守恒定律(含答案)
高考物理小题必练小题必练11：功能关系能量守恒定律(1)功能关系；(2)能量转化和守恒定律。
例1．(2020∙山东卷∙11)如图所示，质量为M的物块A放置在光滑水平桌面上，右侧连接一固定于墙面的水平轻绳，左侧通过一倾斜轻绳跨过光滑定滑轮与一竖直轻弹簧相连。
现将质量为m的钩码B挂于弹簧下端，当弹簧处于原长时，将B由静止释放，当B下降到最低点时（未着地），A对水平桌面的压力刚好为零。
轻绳不可伸长，弹簧始终在弹性限度内，物块A始终处于静止状态。
以下判断正确的是()B．2m＜M＜3mC．在B从释放位置运动到最低点的过程中，所受合力对B先做正功后做负功D．在B从释放位置运动到速度最大的过程中，B克服弹簧弹力做的功等于B机械能的减少量【答案】ACD【解析】由题意可知B物体可以在开始位置到最低点之间做简谐振动，故在最低点时有弹簧弹力T＝2mg；对A分析，设绳子与桌面间夹角为θ，则依题意有2mg sin θ＝Mg，故有M ＜2m，故A正确，B错误；由题意可知B从释放位置到最低点过程中，开始弹簧弹力小于重力，物体加速，合力做正功；后来弹簧弹力大于重力，物体减速，合力做负功，故C正确；对于B，在从释放到速度最大过程中，B机械能的减少量等于弹簧弹力所做的负功，即等于B克服弹簧弹力所做的功，故D正确。
例2．(2020∙全国I卷∙20)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2。
则( )A. 物块下滑过程中机械能不守恒B. 物块与斜面间的动摩擦因数为0.5C. 物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2D. 当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J【答案】AB【解析】下滑5 m的过程中，重力势能减少30 J，动能增加10 J，减小的重力势能并不等与增加的动能，所以机械能不守恒，A正确；斜面高3 m、长5 m，则斜面倾角为θ＝37°。
高考物理 功能关系 能量守恒定律(含答案)
基础课时15功能关系能量守恒定律一、单项选择题1．运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程，将人和伞看成一个系统，在这两个过程中，下列说法正确的是()A．阻力对系统始终做负功B．系统受到的合外力始终向下C．重力做功使系统的重力势能增加D．任意相等的时间内重力做的功相等解析运动员无论是加速下降还是减速下降，阻力始终阻碍系统的运动，所以阻力对系统始终做负功，故选项A正确；运动员加速下降时系统所受的合外力向下，减速下降时系统所受的合外力向上，故选项B错误；由W G＝－ΔE p 知，运动员下落过程中重力始终做正功，系统重力势能减少，故选项C错误；运动员在加速下降和减速下降的过程中，任意相等时间内所通过的位移不一定相等，所以任意相等时间内重力做的功不一定相等，故选项D错误。
答案 A2.(2014·广东理综，16)如图1所示，是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图，图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦，在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()图1A．缓冲器的机械能守恒B．摩擦力做功消耗机械能C．垫板的动能全部转化为内能D．弹簧的弹性势能全部转化为动能解析由于楔块与弹簧盒、垫板间有摩擦力，即摩擦力做负功，则机械能转化为内能，故A错误，B正确；垫板动能转化为内能和弹性势能，故C、D 错误。
答案 B3．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/s2)()A．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 J解析根据动能定理得W升－mgh＝12m v2，可解得W升＝5 800 J，A正确；合外力做的功为12m v2＝12×100×42 J＝800 J，B错误；物体重力势能增加mgh＝100×10×5 J＝5 000 J，C错误；物体机械能增加ΔE＝Fh＝W升＝5 800 J，D错误。
4.高考物理功能关系 能量守恒定律专题精练含答案
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1．(2019·四川五校联考)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，此为过程Ⅰ；若圆环在 C 处获得一竖直向上的速度 v，则恰好能回到 A 处，此为过程Ⅱ. 已知弹簧始终在弹性范围内，重力加速度为 g，则圆环( D )
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2．几种常见的功能关系及其表达式
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1．如图，一质量为 m、长度为 l 的均匀柔软细绳 PQ 竖直悬 挂．用外力将绳的下端 Q 缓慢地竖直向上拉起至 M 点，M 点与 绳的上端 P 相距13l.重力加速度大小为 g.在此过程中，外力做的功 为( A )
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A．小物块到达小车最右端时具有的动能为(F－f)(L＋x) B．小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为 fx C．小物块克服摩擦力所做的功为 f(L＋x) D．小物块和小车增加的机械能为 Fx
解析：由动能定理可得，小物块到达小车最右端时的动能 Ek 物＝W 合＝(F－f)(L＋x)，A 正确；小物块到达小车最右端时， 小车的动能 Ek 车＝fx，B 正确；小物块克服摩擦力所做的功 Wf ＝f(L＋x)，C 正确；小物块和小车增加的机械能为 F(L＋x)－fL， D 错误．
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3．运用能量守恒定律解题的基本思路
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考向 1 摩擦力做功的理解与计算 将三个木板 1、2、3 固定在墙角，木板与墙壁和地
面构成了三个不同的三角形，如图所示，其中 1 与 2 最低点相同， 2 和 3 高度相同．现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板 的顶端由静止释放，并沿斜面下滑到底端，物块与木板之间的动 摩擦因数 μ 均相同．在这三个过程中，下列说法不正确的是( A )
功能关系能量守恒定律（含答案）
功能关系能量守恒定律（含答案）专题功能关系能量守恒定律【考情分析】1．知道功是能量转化的量度，掌握重⼒的功、弹⼒的功、合⼒的功与对应的能量转化关系。
2．知道⾃然界中的能量转化，理解能量守恒定律，并能⽤来分析有关问题。
【重点知识梳理】知识点⼀对功能关系的理解及其应⽤1．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的转化，⽽且能量的转化必须通过做功来实现。
2．做功对应变化的能量形式(1)合外⼒对物体做的功等于物体的动能的变化。
(2)重⼒做功引起物体重⼒势能的变化。
(3)弹簧弹⼒做功引起弹性势能的变化。
(4)除重⼒和系统内弹⼒以外的⼒做的功等于物体机械能的变化。
知识点⼆能量守恒定律的理解及应⽤1．内容能量既不会凭空产⽣，也不会凭空消失，它只能从⼀种形式转化为另⼀种形式，或者从⼀个物体转移到另⼀个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。
2．适⽤范围能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种⾃然现象中普遍适⽤的⼀条规律。
3．表达式ΔE减＝ΔE增，E初＝E末。
【典型题分析】⾼频考点⼀对功能关系的理解及其应⽤12【例1】（2019·全国Ⅱ卷）从地⾯竖直向上抛出⼀物体，其机械能E 总等于动能E k 与重⼒势能E p 之和。
取地⾯为重⼒势能零点，该物体的E 总和E p 随它离开地⾯的⾼度h 的变化如图所⽰。
重⼒加速度取10 m/s 2。
由图中数据可得A ．物体的质量为2 kgB ．h =0时，物体的速率为20 m/sC ．h =2 m 时，物体的动能E k =40 JD ．从地⾯⾄h =4 m ，物体的动能减少100 J 【答案】AD【解析】A ．E p –h 图像知其斜率为G ，故G =80J4m=20 N ，解得m =2 kg ，故A 正确B ．h =0时，E p =0，E k =E 机–E p =100 J–0=100 J ，故212mv =100 J ，解得：v =10 m/s ，故B 错误；C ．h =2 m 时，E p =40 J ，E k =E 机–E p =85 J–40 J=45 J ，故C 错误；D ．h =0时，E k =E 机–E p =100 J–0=100 J ，h =4 m 时，E k ′=E 机–E p =80 J–80J=0 J ，故E k –E k ′=100 J ，故D 正确。