2021届广东某中学高考物理一轮复习专题12—功能关系能量守恒.doc

1、专题十二功能关系能量守恒知识点总结一功能关系的理解1只涉及动能的变化用动能定理分析2只涉及重力势能的变化，用重力做功与重力势能变化的关系分析3只涉及机械能的变化，用除重力和弹簧的弹力之外的其他力做功与机械能变化的关系分析二摩擦力做功与能量转化1静摩擦力做功(1)静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功(2)相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零(3)静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能2滑动摩擦力做功的特点(1)滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功(2)相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果：机械能全部转化为内能；有一部分机械能

2、在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为内能(3)摩擦生热的计算：QFfx相对其中x相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的总功等于系统内能的增加量；从能量的角度看，其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量专题练习1.质量为2 kg的物体以10 m/s的初速度，从起点A出发竖直向上抛出，在它上升到某一点的过程中，物体的动能损失了50 J，机械能损失了10 J，设物体在上升、下降过程空气阻力大小恒定，则该物体再落回到A点时的动能为(g10 m/s2)()A40 J B60 J C80 J D100 J【答案】B【解析】物体抛出时的总动能为100 J，物体的动能损

3、失了50 J时，机械能损失了10 J，则动能损失100 J时，机械能损失了20 J，此时到达最高点，返回时，机械能还会损失20 J，故从A点抛出到落回到A点，共损失机械能40 J，所以该物体再落回到A点时的动能为60 J，A、C、D错误，B正确2.(多选)物体由地面以120 J的初动能竖直向上抛出，当它从抛出至上升到某一点A的过程中，动能减少40 J，机械能减少10 J设空气阻力大小不变，以地面为零势能面，则物体()A落回到地面时机械能为70 JB到达最高点时机械能为90 JC从最高点落回地面的过程中重力做功为60 JD从抛出到落回地面的过程中克服阻力做功为60 J【答案】BD【解析】物体以1

4、20 J的初动能竖直向上抛出，向上运动的过程中重力和空气阻力都做负功，当上升到某一高度时，动能减少了40 J，而机械能损失了10 J根据功能关系可知：合力做功为40 J，空气阻力做功为10 J，对从抛出点到A点的过程，根据功能关系：mghFfh40 J，Ffh10 J，得Ffmg；当上升到最高点时，动能为零，动能减小120 J，设最大高度为H，则有：mgHFfH120 J，解得mgH90 J，FfH30 J，即机械能减小30 J，在最高点时机械能为120 J30 J90 J，即上升过程机械能共减少了30 J；当下落过程中，由于阻力做功不变，所以机械能又损失了30 J，故整个过程克服阻力做功为6

5、0 J，则该物体落回到地面时的机械能为60 J，从最高点落回地面的过程中重力做功为mgH90 J，故A、C错误，B、D正确.3.奥运会比赛项目撑杆跳高如图所示，下列说法不正确的是A加速助跑过程中，运动员的动能增加B起跳上升过程中，杆的弹性势能一直增加C起跳上升过程中，运动员的重力势能增加D越过横杆后下落过程中，运动员的重力势能减少动能增加【答案】B【解析】加速助跑过程中速度增大，动能增加，A正确；撑杆从开始形变到撑杆恢复形变时，先是运动员部分动能转化为杆的弹性势能，后弹性势能转化为运动员的动能与重力势能，杆的弹性势能不是一直增加，B错误；起跳上升过程中，运动员的高度在不断增大，所以运动员的重力

6、势能增加，C正确；当运动员越过横杆下落的过程中，他的高度降低、速度增大，重力势能被转化为动能，即重力势能减少，动能增加，D正确。4.如图所示，A物体质量为m，B质量为2m，用一轻绳相连，将A用一轻弹簧悬挂于天花板上，系统处于静止状态，此时弹簧的伸长量为x，弹性势能为Ep，已知弹簧的弹性势能与形变量的平方成正比，且弹簧始终在弹性限度内现将悬线剪断，则在以后的运动过程中，A物体的A最大动能为B最大动能为C速度达到最大时，弹簧弹力做功为D速度达到最大时，弹簧弹力做功为【答案】AD【解析】设弹簧的劲度系数为k，初始状态，动能最大时，弹簧伸长量，知A物体向上移动的距离xx，已知弹簧的弹性势能与形变量的平

7、方成正比，则A物体动能最大时，弹性势能为EP，则弹性势能减小EP。因为弹力做功等于弹性势能的减小量，所以A物体速度达到最大时，弹簧弹力做功为Ep。在此过程中，弹性势能减小EP，重力势能增加mgx 则动能增加Epmgx，即最大动能为Epmgx。故AD正确，BC错误。5.（多选）如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上的光滑转轴O上，另一端与套在粗糙固定直杆A处质量为m的小球(可视为质点)相连A点距水平面的高度为h，直杆与水平面的夹角为30，OAOC，B为AC的中点，OB等于弹簧原长小球从A处由静止开始下滑，经过B处的速度为v，并恰能停在C处已知重力加速度为g，则下列说法正确的是()A小球通过B点时的

8、加速度为B小球通过AB段与BC段摩擦力做功相等C弹簧具有的最大弹性势能为mv2DA到C过程中，产生的内能为mgh【答案】BCD【解析】因在B点时弹簧处于原长，则到达B点时的加速度为agsin 30gcos 30mgR，则mgRmgRmgR，因此WF2mgR，故C正确7.高速公路部分路段旁建有如图所示的避险车道，车辆可驶入避险若质量为m的货车刹车后以初速度v0经A点冲上避险车道，前进距离l时到B点减速为0，货车所受阻力恒定，A、B两点高度差为h，C为A、B中点，已知重力加速度为g，下列关于该货车从A运动到B的过程说法正确的是()A克服阻力做的功为mv02B该过程产生的热量为mv02mghC在AC

9、段克服阻力做的功小于在CB段克服阻力做的功D在AC段的运动时间等于在CB段的运动时间【答案】B【解析】根据动能定理有mghFfl0mv，克服阻力做的功为WfFflmvmgh，故A错误；克服阻力做的功等于系统产生的内能，则该过程产生的热量为mvmgh，故B正确；阻力做的功与路程成正比，在AC段克服阻力做的功等于在CB段克服阻力做的功，故C错误；从A到B做匀减速运动，AC段的平均速度大于BC段的平均速度，故在AC段的运动时间小于在CB段的运动时间，故D错误8.(多选)质量为m的物体在水平面上，只受摩擦力作用，以初动能E0做匀变速直线运动，经距离d后，动能减小为，则()A物体与水平面间的动摩擦因数为

10、B物体再前进便停止C物体滑行距离d所用的时间是滑行后面距离所用时间的倍D若要使此物体滑行的总距离为3d，其初动能应为2E0【答案】AD【解析】由动能定理知WfmgdE0，所以，A正确；设物体总共滑行的距离为s，则有mgsE0，所以sd，物体再前进便停止，B错误；将物体的运动看成反方向的初速度为0的匀加速直线运动，则连续运动三个距离所用时间之比为()(1)1，所以物体滑行距离d所用的时间是滑行后面距离所用时间的(1)倍，C错误；若要使此物体滑行的总距离为3d，则由动能定理知mg3dEk，得Ek2E0，D正确9.如图所示，某工厂用传送带向高处运送物体，将一物体轻轻放在传送带底端，第一阶段物体被加速

11、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，匀速运动到传送带顶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因摩擦产生的热量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大于全过程摩擦力对物体所做的功【答案】C【解析】对物体受力分析知，其在两个阶段所受摩擦力方向都沿斜面向上，与其运动方向相同，摩擦力对物体都做正功，A错误；由动能定理知，合力做的总功等于物体动能的增加量，B错误；物体机械能的增加量等于摩擦力对物体所做的功，D错误；设第一阶段物体的运动时

12、间为t，传送带速度为v，对物体有x1t，对传送带有x1vt，因摩擦产生的热量QFfx相对Ff(x1x1)Fft，物体机械能增加量EFfx1Fft，所以QE，C正确10.质量为m的物体以初速度v0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，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.mvmg(sx) B.mvmgxCmgs Dmg(sx)【答案】A【解析】根据功的定义式可知物体克服摩擦力做功为Wfmg(sx)，由能量守恒定律可得mvW弹Wf，W弹mvmg(sx)，故选项A正确11.足够

13、长的水平传送带以恒定速度v匀速运动，某时刻一个质量为m的小物块以大小也是v、方向与传送带的运动方向相反的初速度冲上传送带，最后小物块的速度与传送带的速度相同在小物块与传送带间有相对运动的过程中，滑动摩擦力对小物块做的功为W，小物块与传送带间因摩擦产生的热量为Q，则下列判断中正确的是()AW0，Qmv2 BW0，Q2mv2CW，Qmv2 DWmv2，Q2mv2【答案】B【解析】对小物块，由动能定理有Wmv2mv20，设小物块与传送带间的动摩擦因数为，则小物块与传送带间的相对路程x相对，这段时间内因摩擦产生的热量Qmgx相对2mv2，选项B正确12.(多选)如图所示，光滑水平面OB与足够长粗糙斜面

14、BC交于B点轻弹簧左端固定于竖直墙面，现将质量为m1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m2的滑块(m2m1)压缩弹簧至同一点D后，重复上述过程，下列说法正确的是()A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【答案】CD【解析】两滑块到B点的动能相同，但速度不同，故A错误；两滑块在斜面上运动时加速度相同，由于在B点时的速度不同，故上升的最大高度不同，故B错误；两滑块上升到斜面最高点过程克服重力

15、做的功为mgh，由能量守恒定律得Epmghmgcos ，则mgh，故两滑块上升到斜面最高点过程克服重力做的功相同，故C正确；由能量守恒定律得E损mgcos ，结合C可知D正确13.如图所示，光滑水平面AB与竖直面内的半圆形导轨在B点相切，半圆形导轨的半径为R.一个质量为m的物体将弹簧压缩至A点后由静止释放，在弹力作用下物体获得某一向右的速度后脱离弹簧，当它经过B点进入导轨的瞬间对轨道的压力为其重力的8倍，之后向上运动恰能到达最高点C.不计空气阻力，试求： (1)物体在A点时弹簧的弹性势能；(2)物体从B点运动至C点的过程中产生的内能【答案】(1)mgR(2)mgR【解析】(1)设物体在B点的速度为vB，所受弹力为FNB，由牛顿第二定律得：FNBmgm由牛顿第三定律知FNBFNB8mg由能量守恒定律可知物体在A点时的弹性势能EpmvmgR(2)设物体在C点的速度为vC，由题意可知mgm物体由B点运动到C点的过程中，由能量守恒定律得Qmv(mv2mgR)解得QmgR.