2023届高考物理一轮复习热点专题 13功能关系 能量守恒定律（Word版无答案）.docx

高考物理一轮复习案高考物理一轮复习案学生姓名学生姓名年级年级学科学科物理专题 13功能关系 能量守恒定律【知识要点】【知识要点】一、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几种常见的功能关系功能量的变化合外力做正功动能增加重力做正功重力势能减少弹簧弹力做正功弹性势能减少电场力做正功电势能减少其他力(除重力、弹力外)做正功机械能增加二、能量守恒定律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别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变2表达式：(1)E1E2.(2)E减E增考点一考点一功能关系的应用功能关系的应用【典例归纳】【典例归纳】【例 1】.(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v0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【变式 1】光滑水平地面上叠放着两个物体 A 和 B，如图所示。水平拉力 F 作用在物体 B 上，使 A、B 两物体从静止出发一起运动。经过时间 t，撤去拉力 F，再经过时间 t，物体 A、B的动能分别设为 EA和 EB，在运动过程中 A、B 始终保持相对静止。以下有几个说法，其中正确的是()A.EA+EB等于拉力 F 做的功B.EA+EB小于拉力 F 做的功C.EA等于撤去拉力 F 前摩擦力对物体 A 做的功D.EA大于撤去拉力 F 前摩擦力对物体 A 做的功【变式 2】某缓冲装置的理想模型如图所示，劲度系数足够大的轻质弹簧与轻杆相连，轻杆可在固定的槽内移动，与槽间的滑动摩擦力恒为 Ff。轻杆向右移动不超过 l 时，装置可安全工作。一质量为 m 的小车若以速度 v0撞击弹簧，将导致轻杆向右移动4l。轻杆与槽间的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，且不计小车与地面的摩擦。(1)若弹簧的劲度系数为 k，求轻杆开始移动时，弹簧的压缩量 x；(2)求为使装置安全工作，允许该小车撞击的最大速度 vm。【例 2】.如图所示，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D物体从底端到顶端全过程机械能的增加等于全过程物体与传送带间的摩擦生热【变式 1】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m1 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/s2，sin 370.6，cos 370.8.则下列说法正确的是()A08 s 内物体位移的大小是 18 mB08 s 内物体机械能增量是 90 JC08 s 内物体机械能增量是 84 JD08 s 内物体与传送带因摩擦产生的热量是 126 J【变式 2】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，始终保持以速度 v 匀速运动，物体与传送带间的动摩擦因数为，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静止这一过程中，下列说法正确的是()A.电动机做的功为21mv2B.摩擦力对物体做的功为 mv2C.传送带克服摩擦力做的功为21mv2D.电动机增加的功率为mgv考点二考点二功能关系的理解与应用功能关系的理解与应用【典例归纳】【典例归纳】【例 3】如图，abc是竖直面内的光滑固定轨道，ab水平，长度为 2R;bc是半径为R的四分之一圆弧，与ab相切于b点一质量为m的小球，始终受到与重力大小相等的水平外力的作用，自a点处从静止开始向右运动重力加速度大小为g.小球从a点开始运动到其轨迹最高点，机械能的增量为()A2mgRB4mgRC5mgRD6mgR【变式 1】起跳摸高是学生经常进行的一项体育活动一质量为m的同学弯曲两腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，从该同学用力蹬地到刚离开地面的起跳过程中，他的重心上升了h，离地时他的速度大小为v.下列说法正确的是()A起跳过程中该同学机械能增加了mghB起跳过程中该同学机械能增量为mgh12mv2C地面的支持力对该同学做的功为mgh12mv2D该同学所受的合外力对其做的功为12mv2mgh【变式 2】如图所示，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=0.5 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 让其由静止下滑。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=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 mB.0.25 mC.0.10 mD.0考点三考点三能量守恒定律的应用能量守恒定律的应用【典例归纳】【典例归纳】【例 4】如图所示，光滑水平面 AB 与竖直面内的半圆形导轨在 B点相接，导轨半径为 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速度后脱离弹簧，脱离弹簧后当它经过 B 点进入导轨瞬间对导轨的压力为其重力的 7 倍，之后向上运动完成半个圆周运动，恰好到达 C 点。试求：(1)弹簧开始时的弹性势能；(2)物体从 B 点运动至 C 点克服阻力做的功。【变式】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考点四考点四功能原理的综合应用功能原理的综合应用【典例归纳】【典例归纳】【例 5】如图所示，倾角为 30的斜面上，质量为m的物块在恒定拉力作用下沿斜面以加速度ag2(g为重力加速度)向上加速运动距离x的过程中，下列说法正确的是()A重力势能增加mgxB动能增加mgx4C机械能增加mgxD拉力做功为mgx2【变式 1】如图所示，固定放置在同一水平面内的两根平行长直金属导轨的间距为 d，其右端接有阻值为 R 的电阻，整个装置处在竖直向上、磁感应强度大小为 B 的匀强磁场中。一质量为 m(质量分布均匀)的导体杆 ab 垂直于导轨放置，且与两导轨保持良好接触，杆与导轨之间的动摩擦因数为。现杆在水平向左、垂直于杆的恒力 F 作用下从静止开始沿导轨运动距离 l 时，速度恰好达到最大(运动过程中杆始终与导轨保持垂直)。设杆接入电路的电阻为 r，导轨电阻不计，重力加速度大小为 g。则此过程中()A杆的速度最大值为（Fmg）RB2d2B安培力做的功等于电阻 R 上产生的热量C恒力 F 做的功与摩擦力做的功之和等于杆动能的变化量D恒力 F 做的功与安培力做的功之和大于杆动能的变化量【变式 2】如图所示，光滑轨道 ABCD 是大型游乐设施过山车轨道的简化模型，最低点 B 处的入、出口靠近但相互错开，C 是半径为 R 的圆形轨道的最高点，BD 部分水平，末端 D点与右端足够长的水平传送带无缝连接，传送带以恒定速度 v 逆时针转动，现将一质量为 m 的小滑块从轨道 AB 上某一固定位置 A 由静止释放，滑块能通过 C 点后再经 D 点滑上传送带，则()A固定位置 A 到 B 点的竖直高度可能为 2 RB滑块在传送带上向右运动的最大距离与传送带速度 v 有关C滑块可能重新回到出发点 A 处D传送带速度 v 越大，滑块与传送带摩擦产生的热量越多【例 6】如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t0 时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F随时间t变化的图象如图乙所示，则()At1时刻小球动能最大Bt2时刻小球动能最大Ct2t3这段时间内，小球的动能先增加后减少Dt2t3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能【变式 2】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，ACh.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14mv2C在C处，弹簧的弹性势能为14mv2mghD上滑经过B的速度大于下滑经过B的速度【巩固练习】【巩固练习】1物体在竖直方向上分别做了匀速上升、加速上升和减速上升三种运动。在这三种情况下物体机械能的变化情况是()A匀速上升机械能不变，加速上升机械能增加，减速上升机械能减小B匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能减小C匀速上升和加速上升机械能增加，减速上升机械能可能增加，可能减少，也可能不变D三种情况中，物体的机械能均增加2如图所示，一物块在粗糙斜面上由静止释放，运动到水平面上后停止，则运动过程中，物块与地球组成系统的机械能()A不变B减小C增大D无法判断3.滑块静止于光滑水平面上，与之相连的轻质弹簧处于自然伸直状态。现用恒定的水平外力F作用于弹簧右端，在向右移动一段距离的过程中拉力F做了 10 J 的功。在上述过程中()A弹簧的弹性势能增加了 10 JB滑块的动能增加了 10 JC滑块和弹簧组成的系统机械能增加了 10 JD滑块和弹簧组成的系统机械能守恒4一物体在竖直向上的恒力作用下，由静止开始上升，到达某一高度时撤去外力。若不计空气阻力，则在整个上升过程中，物体的机械能E随时间t变化的关系图象是()ABCD5(多选)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和。取地面为重力势能零点，该物体的E总和Ep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/s2。由图中数据可得()A物体的质量为 2 kgBh0 时，物体的速率为 20 m/sCh2 m 时，物体的动能Ek40 JD从地面至h4 m，物体的动能减少 100 J6.(多选)如图所示，一根原长为L的轻弹簧，下端固定在水平地面上，一个质量为m的小球，在弹簧的正上方从距地面高度为H处由静止下落压缩弹簧。若弹簧的最大压缩量为x，小球下落过程受到的空气阻力恒为Ff，则小球从开始下落至最低点的过程()A小球动能的增量为 0B小球重力势能的增量为mg(HxL)C弹簧弹性势能的增量为(mgFf)(HxL)D系统机械能减少FfH7.(多选)如图所示，质量为M、长度为L的小车静止在光滑水平面上，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，使小物块从静止开始做匀加速直线运动。小物块和小车之间的摩擦力为Ff，小物块滑到小车的最右端时，小车运动的距离为x。此过程中，下列结论正确的是()A小物块到达小车最右端时具有的动能为(FFf)(Lx)B小物块到达小车最右端时，小车具有的动能为FfxC小物块克服摩擦力所做的功为Ff(Lx)D小物块和小车增加的机械能为Fx8(多选)如图所示，质量m1 kg 的物体从高为h0.2m 的光滑轨道上P点由静止开始下滑，滑到水平传送带上的A点，物体和传送带之间的动摩擦因数为0.2，传送带AB之间的距离为L5 m，传送带一直以v4 m/s 的速度匀速运动，则(g取 10 m/s2)()A物体从A运动到B的时间是 1.5 sB物体从A运动到B的过程中，摩擦力对物体做功为 2 JC物体从A运动到B的过程中，产生的热量为 2 JD物体从A运动到B的过程中，带动传送带转动的电动机多做的功为 10 J9.(多选)如图所示，竖直光滑杆固定不动，套在杆上的轻质弹簧下端固定，将套在杆上的滑块向下压缩弹簧至离地高度h0.1 m 处，滑块与弹簧不拴接。现由静止释放滑块，通过传感器测量到滑块的速度和离地高度h并作出滑块的Ekh图象，其中高度从 0.2 m 上升到 0.35 m 范围内图象为直线，其余部分为曲线，以地面为零重力势能面，g取 10 m/s2，由图象可知()A小滑块的质量为 0.1 kgB轻弹簧原长为 0.2 mC弹簧最大弹性势能为 0.5 JD小滑块的重力势能与弹簧的弹性势能总和最小为 0.4 J10如图甲所示，一长木板静止在水平地面上，在t0 时刻，一小物块以一定速度从左端滑上长木板，之后长木板运动的vt图象如图乙所示，已知小物块与长木板的质量均为m1 kg，已知木板足够长，g取 10 m/s2，求：(1)小物块与长木板间动摩擦因数的值；(2)在整个运动过程中，系统所产生的热量。甲乙11在某电视台举办的冲关游戏中，AB是处于竖直平面内的光滑圆弧轨道，圆心角53，半径R2 m，BC是长度为L16 m 的水平传送带，CD是长度为L28 m 水平粗糙轨道，AB、CD轨道与传送带平滑连接，参赛者抱紧滑板从A处由静止下滑，参赛者和滑板可视为质点，参赛者质量m60 kg，滑板质量可忽略。已知滑板与传送带、水平轨道的动摩擦因数分别为10.5、20.4，g10 m/s2，cos 530.6，sin 530.8。求：(1)参赛者运动到圆弧轨道B处对轨道的压力；(2)若参赛者恰好能运动到D点，求传送带运转速率及方向；(3)在第(2)问中，传送带由于传送参赛者多消耗的电能。