还剩50页未读，
继续阅读
22届高中物理一轮总复习 14 功能关系 能量守恒定律（新高考）课件PPT
展开
这是一份22届高中物理一轮总复习 14 功能关系 能量守恒定律（新高考）课件PPT，共58页。PPT课件主要包含了内容索引，必备知识预案自诊，知识梳理，考点自诊，关键能力学案突破，对点演练等内容，欢迎下载使用。
一、功能关系1.内容(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有能量的转化,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)合外力做的功影响物体的 动能 的变化。 (2)重力做的功影响物体 重力势能 的变化。 (3)弹簧弹力做的功影响 弹性势能 的变化。 (4)除重力或系统内弹力以外的力做功影响物体 机械能 的变化。 (5)滑动摩擦力做的功影响 系统内能 的变化。 (6)电场力做的功影响 电势能 的变化。 (7)分子力做的功影响 分子势能 的变化。
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,在转化或转移的过程中,能量的总量 保持不变 。
2.表达式(1)E1=E2。(2)ΔE减= ΔE增 。
注:静摩擦力做功只有能量的转移,没有能量的转化,而一对滑动摩擦力做功既有能量的转移,又有能量的转化,其中Q=Ffx相对。当涉及滑动摩擦力做功,机械能不守恒时,经常应用能量守恒定律。
1.判断下列说法的正误。(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)滑动摩擦力做功时,一定会引起机械能的转化。( × )(5)一个物体的能量增加,必定有别的物体能量减少。 ( √ )
2.(多选)平直公路上行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )A.物体克服阻力做功B.物体动能转化为其他形式的能量C.物体势能转化为其他形式的能量D.物体机械能转化为其他形式的能量
答案 AD 解析 汽车在水平路面制动过程中,动能用于克服阻力做功,转化为内能;流星坠落过程中,机械能转化为内能、光能;降落伞在空中匀速下落,重力势能转化为内能,条形磁铁下落过程中在线圈中产生电流,是机械能克服阻力做功,转化为电能,故这些现象所包含的相同过程为物体均克服阻力做功,均有机械能转化为其他形式的能,选项A、D正确,B、C错误。
3.(多选)在离水平地面h高处将一质量为m的小球水平抛出,在空中运动的过程中所受空气阻力大小恒为f,落地时小球距抛出点的水平距离为x,速率为v,那么,在小球运动的过程中( )A.重力做功为mghB.克服空气阻力做的功为C.落地时重力的瞬时功率为mgvD.重力势能和机械能都逐渐减少
答案AD 解析重力做功为WG=mgh,A正确;空气阻力做功与经过的路程有关,而小球经过的路程大于 ,故克服空气阻力做的功大于 ,B错误;落地时,重力的瞬时功率为重力与沿重力方向的分速度的乘积,故落地时重力的瞬时功率小于mgv,C错误;重力做正功,重力势能减少,空气阻力做负功,机械能减少,D正确。
4.(新教材人教版必修第二册P99习题改编)如图,粗糙水平面AB与竖直面内的光滑半圆形导轨在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,如果物体恰好沿半圆形导轨运动到达最高点C,AB间的距离为d,粗糙水平面的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求弹簧压在A点的弹性势能。
1.对功能关系的理解(1)做功的过程是能量转化的过程。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,一是体现为不同的力做功,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量上相等。
2.功是能量转化的量度,力学中几种常见的功能关系如下
【典例1】 (多选)如图,小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放,它在下降的过程中经过了N点。已知在M、N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,且∠ONM<∠OMN< 。在小球从M点运动到N点的过程中( )A.弹力对小球先做正功后做负功B.小球的机械能一直增加C.弹簧长度最短时,弹力对小球做功的功率为零D.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点间的重力势能之差
解析 小球在从M点运动到N点的过程中,弹簧的压缩量先增大后减小,到某一位置时,弹簧处于原长,再继续向下运动到N点的过程中,弹簧又伸长。弹簧的弹力方向与小球速度的方向的夹角先大于90°,再小于90°,最后又大于90°,因此弹力先做负功,再做正功,最后又做负功,A项错误;弹簧对小球先做负功,再做正功,最后又做负功,所以小球的机械能先减小后增大,然后再减小,B错误;弹簧长度最短时,弹力与小球的速度方向垂直,这时弹力对小球做功的功率为零,C项正确;由于在M、N两点处,弹簧的弹力大小相等,即弹簧的形变量相等,根据动能定理可知,小球从M点到N点的过程中,弹簧的弹力做功为零,重力做功等于动能的增量,即小球到达N点时的动能等于其在M、N两点间的重力势能之差,D项正确。
破题 (1)对小球受力分析后可判断各力做功情况,弹簧的弹力对小球做负功,小球机械能减小;弹簧长度最短时,弹力方向与速度垂直,功率为零。(2)M、N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,弹性势能相等,根据动能定理可判断选项D。
1.分清是什么力做功,并且分析该力做正功还是做负功;根据功能之间的对应关系,判断能的转化形式,确定能量之间的转化情况。
2.对于涉及弹簧的功能关系的问题要把握两点:(1)弹簧的弹性势能与弹簧的规格和形变程度有关,对同一根弹簧而言,无论是处于伸长状态还是压缩状态,只要形变量相同,则其储存的弹性势能就相同。(2)弹性势能公式Ep= kx2,可记住该式做定性分析;与弹簧相关的功能问题一般利用动能定理或能量守恒定律求解。
1.(2020陕西咸阳实验中学月考)如图所示,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 l。重力加速度大小为g。在此过程中,外力做的功为( )
2.(多选)(2021年1月广东省适应性测试)研究“蹦极”运动时,在运动员身上系好弹性绳并安装传感器,可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据,得到如图所示的“速度—位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略,根据图像信息,下列说法正确的有( )A.弹性绳原长为15 mB.当运动员下降10 m时,处于失重状态C.当运动员下降15 m时,绳的弹性势能最大D.当运动员下降20 m时,其加速度方向竖直向上
答案 BD 解析 15 m时速度最大,此时加速度为零,合外力为零,弹力不为零,弹力等于重力,弹性绳处于伸长状态,故A错误;当运动员下降10 m时,速度向下并且逐渐增大,处于失重状态,故B正确;当运动员下降15 m时,速度不为零,运动员继续向下运动,弹性绳继续伸长,弹性势能继续增大,故C错误;当运动员下降20 m时,运动员向下减速运动,其加速度方向竖直向上,故D正确。故选BD。
1.两种摩擦力的做功情况比较
2.求解相对滑动物体的能量问题的方法(1)正确分析物体的运动过程,做好受力情况分析。(2)利用运动学公式,结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系。(3)公式Q=Ff·l相对中l相对为两接触物体间的相对位移,若物体在传送带上做往复运动,则l相对为总的相对路程。
【典例2】如图所示,AB为半径R=0.8 m的 光滑圆弧轨道,下端B恰与小车右端平滑对接。小车质量m0=3 kg,车长l=2.06 m,车上表面距地面的高度h=0.2 m。现有一质量m=1 kg的滑块,由轨道顶端无初速释放,滑到B端后冲上小车。已知地面光滑,滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ=0.3,当车运动了1.5 s时,车被地面装置锁定。g取10 m/s2,试求:(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小;(2)车被锁定时,车右端距轨道B点的距离;(3)从车开始运动到被锁定的过程中,滑块与车面间由于摩擦而产生的内能大小。
答案(1)30 N (2)1 m (3)6 J
破题 (1)滑块从A点到B点的运动为圆周运动。B点为圆轨道的最低点,重力和支持力的合力提供向心力。(2)滑块在小车上的运动,属于板块模型。滑块和小车所受摩擦力及运动示意图如图所示。
摩擦力做功的分析方法:一是无论是滑动摩擦力,还是静摩擦力,计算做功时都是用力乘以对地位移。二是计算摩擦生热时是用力乘以相对位移,若物体在传送带上做往复运动,则是力乘以总的相对路程。
3.(2020安徽六安高三开学考试)如图所示,图甲为水平传送带,图乙为倾斜传送带,两者长度相同,均沿顺时针方向转动,转动速度大小相等,将两个完全相同的物块分别轻放在图甲、乙传送带上的A端,两物块均由静止开始做匀加速运动,到B端时均恰好与传送带速度相同,则下列说法正确的是( )A.图甲中物块运动时间小于图乙中物块运动时间B.图甲、乙中传送带和物块间因摩擦产生的热量相等C.图甲、乙中传送带对物块做的功都等于物块动能的增加量D.图甲、乙中传送带对物块做的功都等于物块机械能的增加量
答案 D 解析 设传送带长度为L,速度为v。根据L= t,知物块运动时间t= ,L、v相等,所以时间t相等,故A错误;物体与传送带间的相对位移Δx=vt-L= ,可知相对位移大小相等。由a= ,知加速度大小相等。根据牛顿第二定律得:题中甲图中有f1=ma,题中乙图中有f2-mgsin α=ma,可得f1
一顺时针匀速转动且倾角θ=37°的传送带平滑连接。已知xOA=0.25 m,传送带顶端为B点,LAB=2 m,物块与传送带间动摩擦因数μ=0.5。现剪断细线同时给物块施加一个初始时刻为零的变力F,使物块从O点到B点做加速度大小恒定的加速运动。物块运动到A点时弹簧恰好恢复原长,运动到B点时撤去力F,物块沿平行AB方向抛出,C为运动的最高点。传送带转轮半径远小于LAB,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物块从B点运动到C点,竖直位移与水平位移的比值;(2)若传送带速度大小为5 m/s,求物块与传送带间由于摩擦产生的热量;(3)若传送带匀速顺时针转动的速度大小为v,且v的取值范围为2 m/s
(3)物块在水平面上受到弹簧的弹力与拉力F,由牛顿第二定律得:F+k(xOA-x平)=ma 可知力F随位移x平线性变化,则:W1=FxOA= ma·xOA,代入数据解得:W1=1 J
若传送带速度2 m/s1.列能量守恒定律方程的两条基本思路(1)某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加,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。
2.运用能量守恒定律解题的基本思路
3.多过程问题的解题技巧(1)“合”——初步了解全过程,构建大致的运动图景。(2)“分”——将全过程进行分解,分析每个过程的规律。(3)“合”——找到子过程间的联系,寻找解题方法。
【典例3】 (2020浙江杭州期末)如图所示,是一个简化后的娱乐项目示意图,游客被安全地固定在球型装备(看成质点,图中未画出)内,被弹射系统水平贴地弹出后即刻进入长为L=5 m的水平轨道SO。
O点既是水平轨道的末端,也是半圆轨道OA的起点,以O点为坐标原点建立水平向右的x轴。竖直半圆轨道OA与AB(O、A、B在同一条竖直线上,B点为半圆轨道AB的最高点,该处切线水平)的半径均为R=2 m,它们在A点衔接,不计衔接处的缝隙大小和装备运行到此处的能量损失。
半圆轨道OA的右侧是一片水域,水面略低于半径r=2 m的水平圆盘,MN是圆盘的竖直支架(它与半圆轨道在同一竖直面内),N点是圆盘的圆心,M点可以左右移动,水平圆盘不能和半圆轨道OA重叠。若球型装备与SO之间的动摩擦因数μ=0.2,与两半圆轨道的摩擦不计,圆盘转轴NM的高度H=2 m,不计空气阻力,球型装备的质量为50 kg,在某次设备测试中,让球型装备空载运行。
(1)为了能让装备安全到达B点,则弹射系统应至少给装备提供多少能量?(2)若装备恰好能安全到达B点,此后为让装备能落到水平圆盘上,求M点的坐标范围。(3)若M点的坐标为x=6 m,为让装备能落到水平圆盘上,求弹射系统提供给装备的能量。
答案(1)5 000 J (2)4 m≤xM≤(2 +2)m (3)5 000 J
用能量转化观点解决问题的基本解题思路(1)当涉及摩擦力做功,机械能不守恒时,一般应用能的转化和守恒定律。(2)解题时,首先确定初末状态,然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少,哪种形式的能量增加,求出减少的能量总和ΔE减与增加的能量总和ΔE增,最后由ΔE减=ΔE增列式求解。
5.如图所示为一种环保“重力灯”,让重物缓慢下落,拉动绳子,从而带动发电机转动,使小灯泡发光,这种灯可替代煤油灯。某“重力灯”中的重物为18 kg,它在30 min内缓慢下落了2 m,使规格为“1.5 V,0.12 W”的小灯泡正常发光。不计绳子重力,则以下说法正确的是( )A.绳子拉力对重物做正功B.重物重力做功的功率为0.12 WC.30 min内产生的电能为360 JD.重物重力势能转化为灯泡电能的效率为60%
6.(多选)(2020安徽安庆高三二模)如图所示,倾角为θ的斜面底部固定一轻质弹簧,有一可视为质点其质量为m的小滑块从斜面上P点以某一初速度匀速下滑,一段时间后压缩弹簧至最低点Q,已知PQ的距离为x,被弹簧反弹后物块恰能返回到P点。在滑块从P点匀速下滑到恰能返回到P点的过程中,下列判断正确的是( )A.在此过程中弹簧的最大弹性势能为mgxsin θB.物块下滑的初速度为C.增大物块的质量,物块仍从P点以原来的初速度下滑,则物块仍恰能滑回到P点D.增大物块的质量,物块仍从P点以原来的初速度下滑,则物块不能滑回到P点
由此可知,物块离开弹簧的速度小于下滑过程中刚接触弹簧时的速度,从物块开始运动到刚接触弹簧,重力势能转化为产生的热量,而物块离开弹簧到最高点,动能转化为重力势能和产生的热量,则物块不能滑回到P点,故C错误,D正确。
一、功能关系1.内容(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有能量的转化,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)合外力做的功影响物体的 动能 的变化。 (2)重力做的功影响物体 重力势能 的变化。 (3)弹簧弹力做的功影响 弹性势能 的变化。 (4)除重力或系统内弹力以外的力做功影响物体 机械能 的变化。 (5)滑动摩擦力做的功影响 系统内能 的变化。 (6)电场力做的功影响 电势能 的变化。 (7)分子力做的功影响 分子势能 的变化。
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,在转化或转移的过程中,能量的总量 保持不变 。
2.表达式(1)E1=E2。(2)ΔE减= ΔE增 。
注:静摩擦力做功只有能量的转移,没有能量的转化,而一对滑动摩擦力做功既有能量的转移,又有能量的转化,其中Q=Ffx相对。当涉及滑动摩擦力做功,机械能不守恒时,经常应用能量守恒定律。
1.判断下列说法的正误。(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)滑动摩擦力做功时,一定会引起机械能的转化。( × )(5)一个物体的能量增加,必定有别的物体能量减少。 ( √ )
2.(多选)平直公路上行驶中的汽车制动后滑行一段距离,最后停下;流星在夜空中坠落并发出明亮的光焰;降落伞在空中匀速下降;条形磁铁在下落过程中穿过闭合线圈,线圈中产生电流。上述不同现象中所包含的相同的物理过程是( )A.物体克服阻力做功B.物体动能转化为其他形式的能量C.物体势能转化为其他形式的能量D.物体机械能转化为其他形式的能量
答案 AD 解析 汽车在水平路面制动过程中,动能用于克服阻力做功,转化为内能;流星坠落过程中,机械能转化为内能、光能;降落伞在空中匀速下落,重力势能转化为内能,条形磁铁下落过程中在线圈中产生电流,是机械能克服阻力做功,转化为电能,故这些现象所包含的相同过程为物体均克服阻力做功,均有机械能转化为其他形式的能,选项A、D正确,B、C错误。
3.(多选)在离水平地面h高处将一质量为m的小球水平抛出,在空中运动的过程中所受空气阻力大小恒为f,落地时小球距抛出点的水平距离为x,速率为v,那么,在小球运动的过程中( )A.重力做功为mghB.克服空气阻力做的功为C.落地时重力的瞬时功率为mgvD.重力势能和机械能都逐渐减少
答案AD 解析重力做功为WG=mgh,A正确;空气阻力做功与经过的路程有关,而小球经过的路程大于 ,故克服空气阻力做的功大于 ,B错误;落地时,重力的瞬时功率为重力与沿重力方向的分速度的乘积,故落地时重力的瞬时功率小于mgv,C错误;重力做正功,重力势能减少,空气阻力做负功,机械能减少,D正确。
4.(新教材人教版必修第二册P99习题改编)如图,粗糙水平面AB与竖直面内的光滑半圆形导轨在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,如果物体恰好沿半圆形导轨运动到达最高点C,AB间的距离为d,粗糙水平面的动摩擦因数为μ,重力加速度为g。求弹簧压在A点的弹性势能。
1.对功能关系的理解(1)做功的过程是能量转化的过程。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,一是体现为不同的力做功,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量上相等。
2.功是能量转化的量度,力学中几种常见的功能关系如下
【典例1】 (多选)如图,小球套在光滑的竖直杆上,轻弹簧一端固定于O点,另一端与小球相连。现将小球从M点由静止释放,它在下降的过程中经过了N点。已知在M、N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,且∠ONM<∠OMN< 。在小球从M点运动到N点的过程中( )A.弹力对小球先做正功后做负功B.小球的机械能一直增加C.弹簧长度最短时,弹力对小球做功的功率为零D.小球到达N点时的动能等于其在M、N两点间的重力势能之差
解析 小球在从M点运动到N点的过程中,弹簧的压缩量先增大后减小,到某一位置时,弹簧处于原长,再继续向下运动到N点的过程中,弹簧又伸长。弹簧的弹力方向与小球速度的方向的夹角先大于90°,再小于90°,最后又大于90°,因此弹力先做负功,再做正功,最后又做负功,A项错误;弹簧对小球先做负功,再做正功,最后又做负功,所以小球的机械能先减小后增大,然后再减小,B错误;弹簧长度最短时,弹力与小球的速度方向垂直,这时弹力对小球做功的功率为零,C项正确;由于在M、N两点处,弹簧的弹力大小相等,即弹簧的形变量相等,根据动能定理可知,小球从M点到N点的过程中,弹簧的弹力做功为零,重力做功等于动能的增量,即小球到达N点时的动能等于其在M、N两点间的重力势能之差,D项正确。
破题 (1)对小球受力分析后可判断各力做功情况,弹簧的弹力对小球做负功,小球机械能减小;弹簧长度最短时,弹力方向与速度垂直,功率为零。(2)M、N两点处,弹簧对小球的弹力大小相等,弹性势能相等,根据动能定理可判断选项D。
1.分清是什么力做功,并且分析该力做正功还是做负功;根据功能之间的对应关系,判断能的转化形式,确定能量之间的转化情况。
2.对于涉及弹簧的功能关系的问题要把握两点:(1)弹簧的弹性势能与弹簧的规格和形变程度有关,对同一根弹簧而言,无论是处于伸长状态还是压缩状态,只要形变量相同,则其储存的弹性势能就相同。(2)弹性势能公式Ep= kx2,可记住该式做定性分析;与弹簧相关的功能问题一般利用动能定理或能量守恒定律求解。
1.(2020陕西咸阳实验中学月考)如图所示,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 l。重力加速度大小为g。在此过程中,外力做的功为( )
2.(多选)(2021年1月广东省适应性测试)研究“蹦极”运动时,在运动员身上系好弹性绳并安装传感器,可测得运动员竖直下落的距离及其对应的速度大小。根据传感器收集到的数据,得到如图所示的“速度—位移”图像。若空气阻力和弹性绳的重力可以忽略,根据图像信息,下列说法正确的有( )A.弹性绳原长为15 mB.当运动员下降10 m时,处于失重状态C.当运动员下降15 m时,绳的弹性势能最大D.当运动员下降20 m时,其加速度方向竖直向上
答案 BD 解析 15 m时速度最大,此时加速度为零,合外力为零,弹力不为零,弹力等于重力,弹性绳处于伸长状态,故A错误;当运动员下降10 m时,速度向下并且逐渐增大,处于失重状态,故B正确;当运动员下降15 m时,速度不为零,运动员继续向下运动,弹性绳继续伸长,弹性势能继续增大,故C错误;当运动员下降20 m时,运动员向下减速运动,其加速度方向竖直向上,故D正确。故选BD。
1.两种摩擦力的做功情况比较
2.求解相对滑动物体的能量问题的方法(1)正确分析物体的运动过程,做好受力情况分析。(2)利用运动学公式,结合牛顿第二定律分析物体的速度关系及位移关系。(3)公式Q=Ff·l相对中l相对为两接触物体间的相对位移,若物体在传送带上做往复运动,则l相对为总的相对路程。
【典例2】如图所示,AB为半径R=0.8 m的 光滑圆弧轨道,下端B恰与小车右端平滑对接。小车质量m0=3 kg,车长l=2.06 m,车上表面距地面的高度h=0.2 m。现有一质量m=1 kg的滑块,由轨道顶端无初速释放,滑到B端后冲上小车。已知地面光滑,滑块与小车上表面间的动摩擦因数μ=0.3,当车运动了1.5 s时,车被地面装置锁定。g取10 m/s2,试求:(1)滑块到达B端时,轨道对它支持力的大小;(2)车被锁定时,车右端距轨道B点的距离;(3)从车开始运动到被锁定的过程中,滑块与车面间由于摩擦而产生的内能大小。
答案(1)30 N (2)1 m (3)6 J
破题 (1)滑块从A点到B点的运动为圆周运动。B点为圆轨道的最低点,重力和支持力的合力提供向心力。(2)滑块在小车上的运动,属于板块模型。滑块和小车所受摩擦力及运动示意图如图所示。
摩擦力做功的分析方法:一是无论是滑动摩擦力,还是静摩擦力,计算做功时都是用力乘以对地位移。二是计算摩擦生热时是用力乘以相对位移,若物体在传送带上做往复运动,则是力乘以总的相对路程。
3.(2020安徽六安高三开学考试)如图所示,图甲为水平传送带,图乙为倾斜传送带,两者长度相同,均沿顺时针方向转动,转动速度大小相等,将两个完全相同的物块分别轻放在图甲、乙传送带上的A端,两物块均由静止开始做匀加速运动,到B端时均恰好与传送带速度相同,则下列说法正确的是( )A.图甲中物块运动时间小于图乙中物块运动时间B.图甲、乙中传送带和物块间因摩擦产生的热量相等C.图甲、乙中传送带对物块做的功都等于物块动能的增加量D.图甲、乙中传送带对物块做的功都等于物块机械能的增加量
答案 D 解析 设传送带长度为L,速度为v。根据L= t,知物块运动时间t= ,L、v相等,所以时间t相等,故A错误;物体与传送带间的相对位移Δx=vt-L= ,可知相对位移大小相等。由a= ,知加速度大小相等。根据牛顿第二定律得:题中甲图中有f1=ma,题中乙图中有f2-mgsin α=ma,可得f1
一顺时针匀速转动且倾角θ=37°的传送带平滑连接。已知xOA=0.25 m,传送带顶端为B点,LAB=2 m,物块与传送带间动摩擦因数μ=0.5。现剪断细线同时给物块施加一个初始时刻为零的变力F,使物块从O点到B点做加速度大小恒定的加速运动。物块运动到A点时弹簧恰好恢复原长,运动到B点时撤去力F,物块沿平行AB方向抛出,C为运动的最高点。传送带转轮半径远小于LAB,不计空气阻力,重力加速度g取10 m/s2。
(1)求物块从B点运动到C点,竖直位移与水平位移的比值;(2)若传送带速度大小为5 m/s,求物块与传送带间由于摩擦产生的热量;(3)若传送带匀速顺时针转动的速度大小为v,且v的取值范围为2 m/s
(3)物块在水平面上受到弹簧的弹力与拉力F,由牛顿第二定律得:F+k(xOA-x平)=ma 可知力F随位移x平线性变化,则:W1=FxOA= ma·xOA,代入数据解得:W1=1 J
若传送带速度2 m/s
2.运用能量守恒定律解题的基本思路
3.多过程问题的解题技巧(1)“合”——初步了解全过程,构建大致的运动图景。(2)“分”——将全过程进行分解,分析每个过程的规律。(3)“合”——找到子过程间的联系,寻找解题方法。
【典例3】 (2020浙江杭州期末)如图所示,是一个简化后的娱乐项目示意图,游客被安全地固定在球型装备(看成质点,图中未画出)内,被弹射系统水平贴地弹出后即刻进入长为L=5 m的水平轨道SO。
O点既是水平轨道的末端,也是半圆轨道OA的起点,以O点为坐标原点建立水平向右的x轴。竖直半圆轨道OA与AB(O、A、B在同一条竖直线上,B点为半圆轨道AB的最高点,该处切线水平)的半径均为R=2 m,它们在A点衔接,不计衔接处的缝隙大小和装备运行到此处的能量损失。
半圆轨道OA的右侧是一片水域,水面略低于半径r=2 m的水平圆盘,MN是圆盘的竖直支架(它与半圆轨道在同一竖直面内),N点是圆盘的圆心,M点可以左右移动,水平圆盘不能和半圆轨道OA重叠。若球型装备与SO之间的动摩擦因数μ=0.2,与两半圆轨道的摩擦不计,圆盘转轴NM的高度H=2 m,不计空气阻力,球型装备的质量为50 kg,在某次设备测试中,让球型装备空载运行。
(1)为了能让装备安全到达B点,则弹射系统应至少给装备提供多少能量?(2)若装备恰好能安全到达B点,此后为让装备能落到水平圆盘上,求M点的坐标范围。(3)若M点的坐标为x=6 m,为让装备能落到水平圆盘上,求弹射系统提供给装备的能量。
答案(1)5 000 J (2)4 m≤xM≤(2 +2)m (3)5 000 J
用能量转化观点解决问题的基本解题思路(1)当涉及摩擦力做功,机械能不守恒时,一般应用能的转化和守恒定律。(2)解题时,首先确定初末状态,然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少,哪种形式的能量增加,求出减少的能量总和ΔE减与增加的能量总和ΔE增,最后由ΔE减=ΔE增列式求解。
5.如图所示为一种环保“重力灯”,让重物缓慢下落,拉动绳子,从而带动发电机转动,使小灯泡发光,这种灯可替代煤油灯。某“重力灯”中的重物为18 kg,它在30 min内缓慢下落了2 m,使规格为“1.5 V,0.12 W”的小灯泡正常发光。不计绳子重力,则以下说法正确的是( )A.绳子拉力对重物做正功B.重物重力做功的功率为0.12 WC.30 min内产生的电能为360 JD.重物重力势能转化为灯泡电能的效率为60%
6.(多选)(2020安徽安庆高三二模)如图所示,倾角为θ的斜面底部固定一轻质弹簧,有一可视为质点其质量为m的小滑块从斜面上P点以某一初速度匀速下滑,一段时间后压缩弹簧至最低点Q,已知PQ的距离为x,被弹簧反弹后物块恰能返回到P点。在滑块从P点匀速下滑到恰能返回到P点的过程中,下列判断正确的是( )A.在此过程中弹簧的最大弹性势能为mgxsin θB.物块下滑的初速度为C.增大物块的质量,物块仍从P点以原来的初速度下滑,则物块仍恰能滑回到P点D.增大物块的质量,物块仍从P点以原来的初速度下滑,则物块不能滑回到P点
由此可知,物块离开弹簧的速度小于下滑过程中刚接触弹簧时的速度,从物块开始运动到刚接触弹簧,重力势能转化为产生的热量,而物块离开弹簧到最高点,动能转化为重力势能和产生的热量,则物块不能滑回到P点,故C错误,D正确。
相关课件
高中物理高考 2022年高考物理一轮复习 第6章 第4讲 功能关系 能量守恒定律课件PPT： 这是一份高中物理高考 2022年高考物理一轮复习 第6章 第4讲 功能关系 能量守恒定律课件PPT，共60页。PPT课件主要包含了目标要求，内容索引，课时精练，能量转化，常见的功能关系，考向1，功能关系的理解，考向2，功能关系与图象结合，保持不变等内容，欢迎下载使用。
人教版高考物理一轮总复习课时质量评价16功能关系和能量守恒定律习题课件： 这是一份人教版高考物理一轮总复习课时质量评价16功能关系和能量守恒定律习题课件，共38页。
鲁科版高考物理一轮总复习课时质量评价11功能关系和能量守恒定律习题课件： 这是一份鲁科版高考物理一轮总复习课时质量评价11功能关系和能量守恒定律习题课件，共42页。
