2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第5章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律.doc

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2019-2020年高考物理總復(fù)習(xí)講義 第5章 第4講 功能關(guān)系 能量守恒定律 1．內(nèi)容 (1)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，即做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化． (2)做功的過程一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，而且能量的轉(zhuǎn)化必須通過做功來實(shí)現(xiàn)． 2．功與對(duì)應(yīng)能量的變化關(guān)系 合外力做正功 動(dòng)能增加 重力做正功 重力勢(shì)能減少 彈簧彈力做正功 彈性勢(shì)能減少 外力(除重力、彈力)做正功 機(jī)械能增加 滑動(dòng)摩擦力做功 系統(tǒng)內(nèi)能增加 電場(chǎng)力做正功 電勢(shì)能減少 分子力做正功 分子勢(shì)能減少 　(1)力對(duì)物體做了多少功，物體就有多少能．() (2)力對(duì)物體做功，物體的總能量一定增加．() (3)滑動(dòng)摩擦力做功時(shí)，一定會(huì)引起能量的轉(zhuǎn)化．(√) 知識(shí)二　能量守恒定律 1．內(nèi)容 能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量保持不變． 2．表達(dá)式：ΔE減＝ΔE增． 　ΔE增為末狀態(tài)的能量減去初狀態(tài)的能量，而ΔE減為初狀態(tài)的能量減去末狀態(tài)的能量． 1．物體只在重力和一個(gè)不為零的向上的拉力作用下，分別做了勻速上升、加速上升和減速上升三種運(yùn)動(dòng)．在這三種情況下物體機(jī)械能的變化情況是(　　) A．勻速上升機(jī)械能不變，加速上升機(jī)械能增加，減速上升機(jī)械能減小 B．勻速上升和加速上升機(jī)械能增加，減速上升機(jī)械能減小 C．由于該拉力與重力大小的關(guān)系不明確，所以不能確定物體機(jī)械能的變化情況 D．三種情況中，物體的機(jī)械能均增加 【解析】　在三種情況下，外力均對(duì)物體做了功，所以物體的機(jī)械能均增加，故D正確． 【答案】　D 2. 圖5－4－1 (多選)如圖5－4－1所示，一質(zhì)量為m的小球固定于輕質(zhì)彈簧的一端，彈簧的另一端固定于O點(diǎn)處，將小球拉至A處，彈簧恰好無形變，由靜止釋放小球，它運(yùn)動(dòng)到O點(diǎn)正下方B點(diǎn)的速度為v，與A點(diǎn)的豎直高度差為h，則(　　) A．由A至B重力做功為mgh B．由A至B重力勢(shì)能減少mv2 C．由A至B小球克服彈力做功為mgh D．小球到達(dá)位置B時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為(mgh－mv2) 【解析】　由A到B，高度減小h，重力做功mgh，重力勢(shì)能減少mgh，但因彈簧伸長(zhǎng)，彈性勢(shì)能增加，由能量守恒得：mgh＝mv2＋Ep，可得：Ep＝mgh－mv2，小球克服彈力做功應(yīng)小于mgh，故B、C錯(cuò)誤，A、D正確． 【答案】　AD 3．下列說法正確的是(　　) A．隨著科技的發(fā)展，第一類永動(dòng)機(jī)是可以制成的 B．太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成了其他形式的能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了 C．“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律，因而是不可能的 D．有種“全自動(dòng)”手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動(dòng)，說明能量可以憑空產(chǎn)生 【解析】　第一類永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，所以不可能制成，A錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒定律，太陽照射到宇宙空間的能量也不會(huì)憑空消失，B錯(cuò)誤；要讓馬兒跑，必須要給馬兒吃草，否則就違背能量守恒定律，C正確；所謂“全自動(dòng)”手表內(nèi)部還是有能量轉(zhuǎn)化裝置的，一般是一個(gè)擺錘，當(dāng)人戴著手表活動(dòng)時(shí)，擺錘不停地?cái)[動(dòng)，給游絲彈簧補(bǔ)充能量，才會(huì)維持手表的走動(dòng)，D錯(cuò)． 【答案】　C 4．(多選)(xx海南高考)下列關(guān)于功和機(jī)械能的說法，正確的是(　　) A．在有阻力作用的情況下，物體重力勢(shì)能的減少不等于重力對(duì)物體所做的功 B．合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的改變量 C．物體的重力勢(shì)能是物體與地球之間的相互作用能，其大小與勢(shì)能零點(diǎn)的選取有關(guān) D．運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的減少量一定等于其重力勢(shì)能的增加量 【解析】　物體重力做的功總等于重力勢(shì)能的減少量，因此A錯(cuò)；根據(jù)動(dòng)能定理可知合力對(duì)物體所做的功等于物體動(dòng)能的改變量，因此B正確；根據(jù)重力勢(shì)能的定義和特點(diǎn)可知C正確；當(dāng)有除重力以外的力對(duì)物體做功時(shí)，運(yùn)動(dòng)物體動(dòng)能的減少量不等于其重力勢(shì)能的增加量，因此D錯(cuò)． 【答案】　BC 5．(多選)(xx新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)目前，在地球周圍有許多人造地球衛(wèi)星繞著它運(yùn)轉(zhuǎn)，其中一些衛(wèi)星的軌道可近似為圓，且軌道半徑逐漸變?。粜l(wèi)星在軌道半徑逐漸變小的過程中，只受到地球引力和稀薄氣體阻力的作用，則下列判斷正確的是(　　) A．衛(wèi)星的動(dòng)能逐漸減小 B．由于地球引力做正功，引力勢(shì)能一定減小 C．由于氣體阻力做負(fù)功，地球引力做正功，機(jī)械能保持不變 D．衛(wèi)星克服氣體阻力做的功小于引力勢(shì)能的減小 【解析】　衛(wèi)星半徑減小時(shí)，分析各力做功情況可判斷衛(wèi)星能量的變化． 衛(wèi)星運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，地球的引力提供向心力，G＝m，受稀薄氣體阻力的作用時(shí)，軌道半徑逐漸變小，地球的引力對(duì)衛(wèi)星做正功，勢(shì)能逐漸減小，動(dòng)能逐漸變大，由于氣體阻力做負(fù)功，衛(wèi)星的機(jī)械能減小，選項(xiàng)B、D正確． 【答案】　BD 考點(diǎn)一 [44]　功能關(guān)系的理解及應(yīng)用 一、常見的幾種功能對(duì)應(yīng)關(guān)系 1．合外力做功等于物體動(dòng)能的改變，即W合＝Ek2－Ek1＝ΔEk.(動(dòng)能定理) 2．重力做功等于物體重力勢(shì)能的減少量，即WG＝Ep1－Ep2＝－ΔEp. 3．彈簧彈力做功等于彈性勢(shì)能的減少量，即WF＝Ep1－Ep2＝－ΔEp. 4．除了重力和彈簧彈力之外的其他力所做的總功，等于物體機(jī)械能的改變，即W其他力＝E2－E1＝ΔE.(功能原理) 二、對(duì)功能關(guān)系的理解 1．不同的力對(duì)物體做功會(huì)引起不同能量的轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移，應(yīng)根據(jù)題中已知和所求，選擇合適的功能關(guān)系來分析問題． 2．重力勢(shì)能、彈性勢(shì)能、電勢(shì)能的改變量與對(duì)應(yīng)的力做的功數(shù)值相等，但符號(hào)相反． 三、摩擦力做功的特點(diǎn)及其與能量的關(guān)系 類別 比較 靜摩擦力 滑動(dòng)摩擦力 不同點(diǎn) 能量的轉(zhuǎn)化 只有能量的轉(zhuǎn)移，而沒有能量的轉(zhuǎn)化 既有能量的轉(zhuǎn)移，又有能量的轉(zhuǎn)化 一對(duì)摩擦 力的總功 一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)總和等于零 一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做功的代數(shù)和不為零，總功W＝－Ffl相對(duì)，即摩擦?xí)r產(chǎn)生的熱量 相同點(diǎn) 做功的正、負(fù) 兩種摩擦力對(duì)物體可以做正功、負(fù)功，還可以不做功 ——————[1個(gè)示范例]—————— 　(多選)(xx山東高考)如圖5－4－2所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪．質(zhì)量分別為M、m(M>m)的滑塊，通過不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行．兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)．若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面運(yùn)動(dòng)的過程中(　　) 圖5－4－2 A．兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 B．重力對(duì)M做的功等于M動(dòng)能的增加 C．輕繩對(duì)m做的功等于m機(jī)械能的增加 D．兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功 【解析】　這是系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)化的綜合問題，解題要點(diǎn)是分析各個(gè)力做的功與能量的轉(zhuǎn)化關(guān)系． 除重力以外其他力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的變化，故M克服摩擦力做的功等于兩滑塊組成的系統(tǒng)機(jī)械能的減少量，拉力對(duì)m做的功等于m機(jī)械能的增加量，選項(xiàng)C、D正確． 【答案】　CD ——————[1個(gè)預(yù)測(cè)例]—————— 　 圖5－4－3 如圖5－4－3所示，AB為半徑R＝0.8 m的1/4光滑圓弧軌道，下端B恰與小車右端平滑對(duì)接．小車質(zhì)量M＝3 kg，車長(zhǎng)L＝2.06 m，車上表面距地面的高度h＝0.2 m，現(xiàn)有一質(zhì)量m＝1 kg的滑塊，由軌道頂端無初速度釋放，滑到B端后沖上小車．已知地面光滑，滑塊與小車上表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.3，當(dāng)車運(yùn)動(dòng)了t0＝1.5 s時(shí)，車被地面裝置鎖定(g＝10 m/s2)．試求： (1)滑塊到達(dá)B端時(shí)，軌道對(duì)它支持力的大?。? (2)車被鎖定時(shí)，車右端距軌道B端的距離； (3)從車開始運(yùn)動(dòng)到被鎖定的過程中，滑塊與車面間由于摩擦而產(chǎn)生的內(nèi)能大?。? 【審題指導(dǎo)】　解答該題應(yīng)注意： (1)t0＝1.5 s時(shí)，滑塊是否相對(duì)車靜止，故應(yīng)求出二者共速所用時(shí)間進(jìn)行比較． (2)摩擦生熱的求法為Q＝μmgl相對(duì)． 【解析】　(1)由機(jī)械能守恒定律和牛頓第二定律得 mgR＝mv，F(xiàn)NB－mg＝m 則：FNB＝30 N. (2)設(shè)m滑上小車后經(jīng)過時(shí)間t1與小車同速，共同速度大小為v 對(duì)滑塊有：μmg＝ma1，v＝vB－a1t1 對(duì)于小車：μmg＝Ma2，v＝a2t1 解得：v＝1 m/s，t1＝1 s，因t1”“＝”或“<”)，這是因?yàn)開_______________________________________________________________________ ________________________________________________________________________. ⑤實(shí)驗(yàn)的結(jié)論是 ________________________________________________________________________ ______________________________