三 機(jī)械能、內(nèi)能和電勢能的轉(zhuǎn)化0001

1、專題三機(jī)械能、內(nèi)能和電勢能的轉(zhuǎn)化和守恒【核心要點(diǎn)突破】知識(shí)鏈接一、機(jī)械能守恒定律1、條件：對(duì)單個(gè)物體，只有重力或彈力做功.對(duì)某一系統(tǒng)，物體間只有動(dòng)能和重力勢能及彈性勢能相互轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)跟外界沒有發(fā)生機(jī)械能的傳遞,機(jī)械能也沒有轉(zhuǎn)變成其它形式的能(如沒有內(nèi)能產(chǎn)生)，則系統(tǒng)的機(jī)械能守恒.2、表達(dá)式:NI：|:?；.,|E,；4L?:心山匚-匕卜芯二、能量守恒定律L備種彫試的能蚩之間叮W相M轉(zhuǎn)化.同種眶戲的能人達(dá)式dE嚴(yán)遼疾統(tǒng)L出i卜亢AT處的嚨取仙1螢lri97A-JK趙硏眩M汀理刖;勒-仃的刖迪觀中,物休丈：為,物M-JilLIL說的余g打山廠圧如咬1-/L減徙g-HZ卩射此物tKJ11業(yè)兒，物艸汕

2、譏的療處丄川I亢器中、-Ji!I柿iV-J,Ui閆:-J.-1間i鬥；屮電；A隠誡觥:-:V-(HA,iJ-.:片刊【戚山參h.肌械佻守忙一J外彈不兀fr.澆竝閱怯化戒轉(zhuǎn)區(qū)嘲余逾內(nèi)俗阿也謎協(xié):曲加心恥汕址W深化整合一、運(yùn)用機(jī)械能守直定律應(yīng)注的問懸和解麵的方法步驟門吧芒硏立討用心選眼宥邈悶縛研究對(duì)象的運(yùn)勒過棚分幾個(gè)階段，衙的階段肌誡能Jltie應(yīng)/j的階IJ墟械詵仆守-fii岡JL/t-L川肌誡隧7沖汁訴殛的浚江心討畀:的謹(jǐn)2I程汕總撰械詵JFm弋怕選應(yīng)WLM就7沖匸的拴迖式仃；心衣h4陰形式系絕初戀總HL服薩E-JHI磯誡礎(chǔ)F：間E-瓠統(tǒng)減心的總電丹旳能AE,沁獰J-系統(tǒng)増汕II：總勁詵叭I-

3、；aujjsaaj-：.；，-t.2“仇;黑?7系統(tǒng)M仃A.B|W物環(huán)剛A減少的+兒械能AE.v-iJ-B網(wǎng)|購機(jī)械龍丄E嘰Mi種儀達(dá)代出!WLH-IN巾度.!I哄機(jī)誡i?LVj-|ii酗題必細(xì)選取尋號(hào)平而*而后兩種農(nóng)迖式部出從“轉(zhuǎn)化，的m丿蟲桿1映機(jī)械傑甘討Ir-仆必.述収蒼:峪T-向-.L!休川哪伸/.=丿：弋網(wǎng)題艮沖.誕沾誡収.-一加丿涉酬lIj選H立/：乳；C21分析|它訂駕.的物0|!.J.J-復(fù).11f；J,1-.狀肚；3）?析mf川F洗的物已!討丫八研充如除的臨h悄呪和垃些打的做功怙況判斷足否滿足機(jī)械儺守hGkikli勺適川笊件；Oi丿規(guī)止毘總T：lFiY用典化觀心nJ叫？略這兒

4、*y）根擁機(jī)耀詵恒爐列h用;mi?。毫σ魂柦y(tǒng)-Y位.世彷疋打求川汕果訟行憐曲.【典例訓(xùn)練1】（2010安徽理綜T14）伽利略曾設(shè)計(jì)如圖所示的一個(gè)實(shí)驗(yàn),將擺球拉至M點(diǎn)放開，擺球會(huì)達(dá)到同一水平高度上的N點(diǎn)。如果在E或F處釘上釘子，擺球?qū)⒀夭煌膱A弧達(dá)到同一高度的對(duì)應(yīng)點(diǎn)；反過來，如果讓擺球從這些點(diǎn)下落，它同樣會(huì)達(dá)到原水平高度上的M點(diǎn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以說明，物體由靜止開始沿不同傾角的光滑斜面（或弧線）下滑時(shí)，其末速度的大小只與斜面的傾角有關(guān)只與斜面的長度有關(guān)只與下滑的高度有關(guān)只與物體的質(zhì)量有關(guān)【命題立意】本題以單擺為背景，聯(lián)系到無阻力下滑問題，主要考查機(jī)械能守恒定律這一知識(shí)點(diǎn)?！舅悸伏c(diǎn)撥】確定對(duì)象a解答本

5、題時(shí)可按以下思路分析：*判斷是否守恒心用機(jī)械能守恒定律解題卩【規(guī)范解答】選C.由題意知物體在運(yùn)動(dòng)過程中不受阻力，滿足機(jī)械能守恒口12mgH=-mv_；ott的條件，設(shè)下落的高度為H，則有，只與高度有關(guān)，C正確。二、對(duì)功能關(guān)系利能量才恒定律的理解打屮能孟系門理解做功的過程就是能塑鏤化的過釋.功是能竝轉(zhuǎn)化的屋度常山TM.TT即讓餐化的斤川艾親汕Ix|能址轉(zhuǎn)化和守tn加（喪的進(jìn)-步J里酬（某種J；戎能雖的誡少-定ffi-牙外吃試能屋iim得2%2%設(shè)乙球過D點(diǎn)的速度為叫，由動(dòng)能定理得1.1.-mg2R-qE2R=mvDmvm聯(lián)立處式得2m!sVDEmfg設(shè)乙在水平軌道上的落點(diǎn)距B點(diǎn)的距離為，有x1=

6、心聯(lián)立式得0.4m/1.6m評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)：（1）問共4分，各1分；（2）問共8分，除各1分外，其余各式均2分；（3）問共8分，除（11）各1分外，其余各式均2分?！敬鸢浮浚?）0.4m；（2）兒怎燃；（3）0.4/1.6【專題模擬演練】一、選擇題（2010莆田模擬）“神舟三號(hào)”順利發(fā)射升空后，在離地面340km的圓軌道上運(yùn)行了108圈。運(yùn)行中需要多次進(jìn)行“軌道維持”。所謂“軌道維持”就是通過控制飛船上發(fā)動(dòng)機(jī)的點(diǎn)火時(shí)間和推力的大小方向，使飛船能保持在預(yù)定軌道上穩(wěn)定運(yùn)行。如果不進(jìn)行軌道維持，由于飛船受軌道上稀薄空氣的摩擦阻力，軌道高度會(huì)逐漸降低，在這種情況下飛船的動(dòng)能、重力勢能和機(jī)械能變化情況將會(huì)是：

7、（）動(dòng)能、重力勢能和機(jī)械能都逐漸減小重力勢能逐漸減小，動(dòng)能逐漸增大，機(jī)械能不變重力勢能逐漸增大，動(dòng)能逐漸減小，機(jī)械能不變重力勢能逐漸減小，動(dòng)能逐漸增大，機(jī)械能逐漸減?。?010諸城模擬）在奧運(yùn)比賽項(xiàng)目中，高臺(tái)跳水是我國運(yùn)動(dòng)員的強(qiáng)項(xiàng)。質(zhì)量為m的跳水運(yùn)動(dòng)員進(jìn)入水中后受到水的阻力而做減速運(yùn)動(dòng)，設(shè)水對(duì)他的阻力大小恒為F,那么在他減速下降高度為h的過程中，下列說法正確的是（g為當(dāng)?shù)氐闹亓铀俣龋ǎ┧膭?dòng)能減少了恥他的重力勢能增加了強(qiáng)他的機(jī)械能減少了（月一聊或曲他的機(jī)械能減少了月血（2010濟(jì)南模擬）光滑的水平面上固定著一個(gè)螺旋形光滑水平軌道，俯視如圖所示。一個(gè)小球以一定速度沿軌道切線方向進(jìn)入軌道，以下

8、關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)的說法中正確的是（）軌道對(duì)小球做正功，小球的線速度不斷增大軌道對(duì)小球做正功，小球的角速度不斷增大軌道對(duì)小球不做功，小球的角速度不斷增大軌道對(duì)小球不做功，小球的線速度不斷增大4、游樂場中的一種滑梯如圖3-2-5所示，小朋友從軌道頂端由靜止開始下滑,沿水平軌道滑動(dòng)了一段距離后停下來，則（）圖3-2-h下滑過程中支持力對(duì)小朋友做功下滑過程中小朋友的重力勢能增加整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中小朋友的機(jī)械能守恒在水平面滑動(dòng)過程中摩擦力對(duì)小朋友做負(fù)功5、滑雪運(yùn)動(dòng)員由斜坡高速向下滑行時(shí)其速度一時(shí)間圖象如圖3-2-7所示，則由圖象中AB段曲線可知，運(yùn)動(dòng)員在此過程中（）圖2-7機(jī)械能守恒做勻加速運(yùn)動(dòng)做曲線運(yùn)動(dòng)所受力

9、的合力不斷減小6、物體在一個(gè)豎直向上的拉力作用下參與了下列三種運(yùn)動(dòng)：勻速上升、加速上升和減速上升關(guān)于這個(gè)物體在這三種運(yùn)動(dòng)中機(jī)械能的變化情況，正確的說法是（）勻速上升過程中機(jī)械能不變，加速上升過程中機(jī)械能增加，減速上升過程中機(jī)械能減小勻速上升和加速上升過程中機(jī)械能增加，減速上升過程中機(jī)械能減小三種運(yùn)動(dòng)過程中，機(jī)械能均增加由于這個(gè)拉力和重力大小關(guān)系不明確，不能確定物體的機(jī)械能的增減情況7如圖1所示，勻強(qiáng)電場方向水平向右，將一個(gè)帶正電的小球以一定的初速度豎直向上拋出，從拋出到小球上升至最高點(diǎn)的過程中（不計(jì)空氣阻力），下列說法正確的是（）圖1小球機(jī)械能在逐漸減少小球機(jī)械能的增加量等于其電勢能的減少量小

10、球動(dòng)能的減少量等于其重力勢能的增加量小球動(dòng)能的改變量等于其受到的重力和電場力所做功的代數(shù)和二、計(jì)算題（2010濟(jì)南模擬）如圖甲所示，一質(zhì)量為m=lkg的物塊靜止在粗糙水平面上的A點(diǎn)，從t二0時(shí)刻開始，物體在受按如圖乙所示規(guī)律變化的水平力F作用下向右運(yùn)動(dòng)，第3s末物塊運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)時(shí)速度剛好為0,第5s末物塊剛好回到A點(diǎn)，已知物塊與粗糙水平間的動(dòng)摩擦因數(shù)仇二0.2，求：（g取10m/s2）（1）AB間的距離；（2）F做的功.vF*mAB甲4F-N（2010寧波模擬）滑板運(yùn)動(dòng)是一項(xiàng)陸地上的“沖浪運(yùn)動(dòng)”，滑板運(yùn)動(dòng)員可在不同的斜坡上滑行，做出各種動(dòng)作給人以美的享受。如圖甲所示，abcdef為同一豎直平面上

11、依次平滑連接的滑行軌道，其中ab段水平，丹=3欣，bc段和cd段均為斜直軌道，傾角0=37o,de段是一半徑R=2.5m的四分之一圓孤軌道，點(diǎn)為圓心，其正上方的d點(diǎn)為圓孤的最高點(diǎn),滑板及運(yùn)動(dòng)員總質(zhì)量沁咤，運(yùn)動(dòng)員滑經(jīng)d點(diǎn)時(shí)軌道對(duì)滑板支持力用兀表示，忽略摩擦阻力和空氣阻力(取g=10m/s2,sin37=0.6,cos37=0.8).運(yùn)動(dòng)員從bc段緊靠b處無初速度滑下，求兀的大?。?2010聊城模擬)如圖所示，皮帶始終保持v=6m/s的速度順時(shí)針運(yùn)轉(zhuǎn)，一個(gè)質(zhì)量為m=1.0kg、初速度為零的小物體放在傳送帶的左端，若物體與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)卩=0.15，傳送帶左右兩端距離為s=6.75m。(g取

12、10m/s2)求物體從左端運(yùn)動(dòng)到右端的時(shí)間；設(shè)皮帶輪由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，求物體在皮帶上從左端運(yùn)動(dòng)到右端消耗的電答案及解析1、答案：D2、答案：D3、解析：選C，小球的運(yùn)動(dòng)方向始終與軌道對(duì)它的彈力方向垂直，所以軌道對(duì)小球不做功，根據(jù)動(dòng)能定理，小球的動(dòng)能不變，所以小球的線速度不變,A、Ve=D錯(cuò)誤；根據(jù)廣，軌道半徑越來越小，所以小球的角速度不斷增大，B錯(cuò)、C對(duì).4、【解析】選D.下滑過程中滑梯對(duì)小朋友的支持力與速度方向垂直，支持力不做功，A錯(cuò)誤；重力對(duì)小朋友做正功，重力勢能減少，B錯(cuò)誤；因摩擦力始終對(duì)小朋友做負(fù)功，整個(gè)過程中，小朋友的機(jī)械能減少，故C錯(cuò)誤，D正確.5、【解析】選D.由v-t圖可知，滑雪運(yùn)

13、動(dòng)員下滑過程中，速度增加得越來越慢,加速度變小，所受合外力變小，故B錯(cuò)誤,D正確;加速度變小的過程中，阻力增大，阻力一定做負(fù)功，機(jī)械能不守恒,A錯(cuò)誤;v-t圖象只能用來表示直線運(yùn)動(dòng)，AB段彎曲的原因是運(yùn)動(dòng)員加速度變化了，故C錯(cuò)誤.6、【解析】選C.由于物體受到的拉力方向向上，且物體的運(yùn)動(dòng)方向也向上,拉力對(duì)物體都做正功，因此三種情況下物體的機(jī)械能都增加，C正確.7、【解析】選B、D.此過程電場力對(duì)小球做正功，機(jī)械能增加，A錯(cuò)；小球機(jī)械能的增加量等于電場力所做的功，也即電勢能的減少量，B對(duì)；動(dòng)能的減少量應(yīng)等于重力勢能增加量和電勢能減少量之和，也即電場力和重力做功的代數(shù)和，C錯(cuò)，D對(duì).8、解析：（1

14、）在3s5s物塊在水平恒力F作用下由B點(diǎn)勻加速直線運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)，設(shè)加速度為a，AB間的距離為s，貝UFpmg=maF-pmga=戲設(shè)整個(gè)過程中F所做功為Wf，物塊回到A點(diǎn)的速度為J由動(dòng)能定理得:=2asWF-2/Jmgs-mas=24J答案：(1)4m(2)24J10、解析：(1)假設(shè)小球一直做勻加速運(yùn)動(dòng)物體在皮帶上運(yùn)動(dòng)的加速度二您二6設(shè)從左端到右端的運(yùn)動(dòng)時(shí)間為tS=-a26.75=-xl.2由得t=3sv=4.5m/s6m/s所以運(yùn)動(dòng)時(shí)間為3s(2)摩擦力做功旳=貝凝小只=015x1x10 x(3x6-6.75)J=物體在最右端的速度v二at=1.5X3m/s=4.5m/s叫=-mV2=10.

15、17物體動(dòng)能的增量消耗的電能E=Wf+=(16.9+10.1)7=27J答案：(1)3s(2)27J【備課資源】1、如圖3-2-6所示，一個(gè)小球(視為質(zhì)點(diǎn))從H=12m高處，由靜止開始通過光滑弧形軌道AB,進(jìn)入半徑R=4m的豎直圓環(huán)，圓環(huán)軌道部分的動(dòng)摩擦因數(shù)處處相等，當(dāng)?shù)竭_(dá)環(huán)頂C時(shí)，剛好對(duì)軌道壓力為零；沿CB滑下后，進(jìn)入光滑弧形軌道BD，且到達(dá)高度為h的D點(diǎn)時(shí)速度為零，則h之值可能為(g=10m/s2)()A.10mB.11mC.8mD.9m圖3-f?【厳別J技I）.止：;J訐辺二m；吋”.，；龍;心由A；c克眾:n力衛(wèi)對(duì)対眄,Nr能：.押:“山:.門；心卅宀心:mg：2：ij?i九iljV-

16、刁Q電藤:扯扯r/；-.故丄冃Y：比由C-B同汴禹%Wr.；*我Wf|-呢打h-?WZ|.；Siirh11：-ri.；kI.E70.2、汽車以恒定功率P、初速度vO沖上傾角一定的斜坡時(shí)，汽車受到的阻力恒定不變，則汽車上坡過程中的v-t圖象不可能是下圖中的（）RCD【展拯】蚣；殳主；+匕狠以比.*#一訊艸川卜-卩則將處勻遶運(yùn)動(dòng)如冇:mgsinfl-Ff.枠做加追運(yùn)pp動(dòng)但施春速茂的增大.進(jìn)小如.ii屢文小.也可J5&pF；汽定:咸跡上圾但隨的瑚大.減逸苗lJ如速度謖新5小.汽車不可氷j加詢上墳，故逸A.3、一物體沿固定斜面從靜止開始向下運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過時(shí)間tO滑至斜面底端已知在物體運(yùn)動(dòng)過程中物體所受的

17、摩擦力恒定若用F、v、x和E分別表示該物體所受的合力、物體的速度、位移和機(jī)械能，則下列圖象中可能正確的是（）【解析】選A、C、D.物體受的合外力F=mgsinO-F，不隨時(shí)間改變，A正確；f因加速度恒定,B錯(cuò)誤；由x=at2可知,C正確;物體的機(jī)械能因摩擦力做負(fù)功而減少，可表示為E=E-Fx=E-Fat2,故D也正確.OfOf4、如圖2所示，一直角斜面固定在地面上，右邊斜面傾角60，左邊斜面傾角30,A、B兩物體分別系于一根跨過定滑輪的輕繩兩端，分別置于斜面上，兩物體可以看成質(zhì)點(diǎn)，且位于同高度處于靜止平衡狀態(tài)，一切摩擦不計(jì)，繩子均與斜面平行，若剪斷繩，讓兩物體從靜止開始沿斜面下滑，下列敘述正確

18、的是（）圖2落地時(shí)兩物體速率相等落地時(shí)兩物體機(jī)械能相等落地時(shí)兩物體重力的功率相同兩物體沿斜面下滑的時(shí)間相同口息兩達(dá);平：fflAgstn6nmh片i砧心芋；?nn-.3m:目兩初塊離地血：.h.1-ib此:旣?怔77ze.、川町;丄,-j/：,-Eg-.；-：、?-叫0：、：.jmisTk力弋“丿率Pa，卩1：叫g(shù)如叩皿廠訂符起Pa=Pk-C忙瑚：1!J化:，於iMf得門叮?。虹鞪vrr!/5、如圖3所示，細(xì)線上吊著小球，用水平恒力F將它從豎直位置A拉到位置小球在B點(diǎn)時(shí)恰好有：Fcos0=mgsin0，此時(shí)線與豎直方向的夾角為0，則有（）圖計(jì)恒力F做的功等于小球重力勢能的增量小球?qū)㈧o止在B點(diǎn)細(xì)

19、線對(duì)小球做的功為零若在B點(diǎn)將力F撤去，小球來回?cái)[動(dòng)的角度將大于0【解析】選C、D.小球到B點(diǎn)時(shí)因有Fcos0=mgsin0，小球切向加速度為零,說明由A到B小球做加速運(yùn)動(dòng)，到B點(diǎn)速度最大，此過程中,W-mgh二mv2,故A、BFB均錯(cuò)誤；細(xì)線的拉力與小球速度始終垂直，故細(xì)線對(duì)小球做功為零，C正確；因小球在B點(diǎn)有向上的速度，此時(shí)撤去F后,小球會(huì)繼續(xù)向右擺動(dòng)，小球擺動(dòng)的角度一定大于0,D正確.6、如圖4所示,光滑絕緣細(xì)桿AB水平置于帶電小球的正上方，小球的電荷量為+Q.a、b是水平細(xì)桿上的兩點(diǎn)，且在以小球?yàn)閳A心的同一豎直圓周上,c為a、b的中點(diǎn)一個(gè)質(zhì)量為m、電荷量為-q的小圓環(huán)套在細(xì)桿上，從a點(diǎn)由

20、靜止釋放，在小圓環(huán)由a點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到b點(diǎn)的過程中，下列說法中正確的是（）Vrv$j圏1小圓環(huán)所受庫侖力先增大后減小小圓環(huán)的動(dòng)能先減小后增大小圓環(huán)與帶電小球組成的系統(tǒng)的電勢能在c點(diǎn)最大小圓環(huán)與帶電小球組成的系統(tǒng)的電勢能在a、b兩點(diǎn)最大【解析】選A、D.由庫侖定律可知，小圓環(huán)由acfb，庫侖力先增大后減小,A正確，電場力先做正功再做負(fù)功，動(dòng)能先增大后減小，電勢能先減小后增大，故a、b兩點(diǎn)處小圓環(huán)電勢能最大，c處小圓環(huán)電勢能最小，故D正確，B、C錯(cuò)誤.7、跳傘運(yùn)動(dòng)員從跳傘塔上跳下，當(dāng)降落傘全部打開時(shí),傘和運(yùn)動(dòng)員所受的空氣阻力大小跟下落速度的平方成正比，即F二kv2,已知比例系數(shù)k=20NS2/m2.運(yùn)f動(dòng)員和傘的總質(zhì)量m=72kg,設(shè)跳傘塔足夠高且運(yùn)動(dòng)員跳離塔后即打開傘，取g=10m/s2,求：跳傘員的下落速度達(dá)到3m/s時(shí)，其加速度多大？跳傘員最后下落速度多大？若跳傘塔高200m,則跳傘員從開始