新教材適用2024版高考物理一輪總復(fù)習(xí)第5章機(jī)械能第4講功能關(guān)系能量守恒定律課件

第五章機(jī)械能第4講功能關(guān)系能量守恒定律知識梳理·雙基自測核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破名師講壇·素養(yǎng)提升2年高考·1年模擬知識梳理·雙基自測知識點(diǎn)1功能關(guān)系(1)功是____________的量度，即做了多少功就有多少______發(fā)生了轉(zhuǎn)化。(2)做功的過程一定伴隨著_______________，而且_______________必須通過做功來實(shí)現(xiàn)。注意：功不是能，功也不能變?yōu)槟?，只是能量轉(zhuǎn)化的途徑，轉(zhuǎn)化多少能量，就需要做多少功。能量轉(zhuǎn)化能量能量的轉(zhuǎn)化能量的轉(zhuǎn)化知識點(diǎn)2能量守恒定律(1)內(nèi)容：能量既不會消滅，也____________。它只會從一種形式______為其他形式，或者從一個(gè)物體______到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過程中，能量的總量____________。(2)表達(dá)式：ΔE減＝______。注意：(1)若只有兩種形式的能量相互轉(zhuǎn)化，則這兩種形式的能之和保持不變。如動(dòng)能和電勢能相互轉(zhuǎn)化，則Ek＋Ep電＝C。(2)自然界中雖然能量守恒，但很多能源利用之后不可再重新利用，即能源品質(zhì)降低，所以要節(jié)約能源。不會創(chuàng)生轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)移保持不變ΔE增一、堵點(diǎn)疏通1．力對物體做了多少功，物體就有多少能。(

)2．物體在速度增大時(shí)，其機(jī)械能可能在減小。(

)3．重力和彈簧彈力之外的力做功的過程是機(jī)械能和其他形式能量轉(zhuǎn)化的過程。(

)4．一對互為作用力與反作用力的摩擦力做的總功，等于系統(tǒng)增加的內(nèi)能。(

)×√√√二、對點(diǎn)激活1．(2023·浙江模擬預(yù)測)如圖所示是工業(yè)上疏浚河道的船只。其參數(shù)性能如下表所示：則該船只開挖一次泥沙對泥沙做的功最大約為(

)A．1.5×105J B.1.8×105JC．1.6×106J D.2.1×106J發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率332kW最大提升高度8.42m單次開挖泥沙最大量1.74噸最大輸送量100m/s3[解析]依題意，根據(jù)功能關(guān)系，可得該船只開挖一次泥沙對泥沙做的功最大約為W＝mgh＝1.74×103×10×8.42J≈1.5×105J，故選A。A2．(2023·浙江麗水高三階段練習(xí))某型號玩具小車的電動(dòng)機(jī)額定工作電壓為5V，工作電流為200mA，車上裝有100cm2的太陽能電板，可用太陽能電板為該模型的電池供電。已知太陽輻射的總功率約為4×1026W，太陽到地球的距離為1.5×1011m，假設(shè)太陽光傳播到達(dá)地面約有40%的能量損耗，小車的太陽能電板的光電轉(zhuǎn)化效率為16%，若垂直電板光照6h，則該玩具小車可工作時(shí)間約為(

)A．4h B.6hC.8h D.10hC核心考點(diǎn)·重點(diǎn)突破考點(diǎn)一功能關(guān)系的應(yīng)用1．幾種常見的功能關(guān)系幾種常見力做功對應(yīng)的能量變化數(shù)量關(guān)系式重力正功重力勢能減少WG＝－ΔEp負(fù)功重力勢能增加彈簧的彈力正功彈性勢能減少W彈＝－ΔEp負(fù)功彈性勢能增加電場力正功電勢能減少W電＝－ΔEp負(fù)功電勢能增加2.兩個(gè)特殊的功能關(guān)系(1)滑動(dòng)摩擦力與兩物體間相對位移的乘積等于產(chǎn)生的內(nèi)能，即Ffx相對＝Q。(2)感應(yīng)電流克服安培力做的功等于產(chǎn)生的電能，即W克安＝ΔE電。幾種常見力做功對應(yīng)的能量變化數(shù)量關(guān)系式合力正功動(dòng)能增加W合＝ΔEk負(fù)功動(dòng)能減少重力以外的其他力正功機(jī)械能增加W其＝ΔE負(fù)功機(jī)械能減少例1A〔變式訓(xùn)練1〕

(多選)(2020·課標(biāo)Ⅰ)一物塊在高3.0m、長5.0m的斜面頂端從靜止開始沿斜面下滑，其重力勢能和動(dòng)能隨下滑距離s的變化如圖中直線Ⅰ、Ⅱ

所示，重力加速度取10m/s2。則(

)A．物塊下滑過程中機(jī)械能不守恒B．物塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.5C．物塊下滑時(shí)加速度的大小為6.0m/s2D．當(dāng)物塊下滑2.0m時(shí)機(jī)械能損失了12JAB考點(diǎn)二能量守恒定律及應(yīng)用應(yīng)用能量守恒定律的一般步驟：(1)分清有多少種形式的能(如動(dòng)能、重力勢能、彈性勢能、內(nèi)能、電能等)在變化。(2)分別列出減少的能量ΔE減和增加的能量ΔE增的表達(dá)式。(3)列恒等式：ΔE減＝ΔE增。

如圖所示，一質(zhì)量為m＝1.5kg的滑塊從傾角為θ＝37°的斜面上自靜止開始下滑，滑行距離s＝10m后進(jìn)入半徑為R＝9m的光滑圓弧AB，其圓心角為θ，然后水平滑上與平臺等高的小車。已知小車質(zhì)量為M＝3.5kg，滑塊與斜面及小車表面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.35，地面光滑且小車足夠長，取g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。求：(1)滑塊在斜面上滑行的時(shí)間t1；(2)滑塊脫離圓弧末端B點(diǎn)前，軌道對滑塊支持力的大?。?3)當(dāng)小車開始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊在車上滑行的距離s1。例2[答案]

(1)2.5s

(2)31.7N

(3)10m[延伸思考](1)滑塊在斜面上下滑時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱是多少焦？(2)滑塊在小車上滑行時(shí)滑塊與小車組成的系統(tǒng)產(chǎn)生的摩擦熱是多少焦？(3)小車足夠長有什么物理意義？(4)要使滑塊能從小車的右端滑出去，小車的長度應(yīng)滿足什么條件？〔變式訓(xùn)練2〕

(2022·山西晉中高三期末)2022年2月4日冬奧會在北京開幕。運(yùn)動(dòng)員某次測試高山滑雪賽道的一次飛越，整個(gè)過程可以簡化為：如圖所示，運(yùn)動(dòng)員從靜止開始沿傾角θ＝37°的斜直滑道頂端自由滑下，從A點(diǎn)沿切線進(jìn)入圓弧軌道，最后從與A等高的C點(diǎn)騰空飛出。已知運(yùn)動(dòng)員在A點(diǎn)的速度為108km/h，在最低位置B點(diǎn)的速度為144km/h，圓弧軌道半徑為R＝200m，運(yùn)動(dòng)員和滑板的總質(zhì)量m＝50kg，滑板與斜直滑道的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.125。(不計(jì)空氣阻力，在A點(diǎn)無機(jī)械能損失，g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8)則(

)AA．滑板在B點(diǎn)對軌道的壓力為900NB．斜直滑道的長度為100mC．從A到B點(diǎn)損失的機(jī)械能為12500JD．在C點(diǎn)的速度為10m/s〔變式訓(xùn)練3〕

(2022·云南富寧縣高三開學(xué)考試)如圖所示，一足夠長的木板在光滑的水平面上以速度v向右勻速運(yùn)動(dòng)，現(xiàn)將質(zhì)量為m的物體豎直向下輕輕地放置在木板上的右端，已知物體m和木板之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，為保持木板的速度不變，從物體m放到木板上到它相對木板靜止的過程中，需對木板施一水平向右的作用力F，那么力F對木板做功的數(shù)值為(

)C名師講壇·素養(yǎng)提升功能關(guān)系在傳送帶模型中的應(yīng)用1．因摩擦產(chǎn)生熱量的求解方法利用公式Q＝Ffx相對或利用能量守恒定律求解。在傳送帶模型中，一般只能用公式求解。特別要注意公式中的x相對指相對位移而不是對地位移。2．因傳送工件而多消耗電能的求解方法：(1)根據(jù)能量守恒：多消耗的電能等于工件增加的機(jī)械能與摩擦產(chǎn)生的熱量之和。(2)根據(jù)動(dòng)能定理：由于傳送帶勻速運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)多做的功等于傳送帶克服摩擦力做的功。(多選)(2023·山西高三模擬)如圖甲所示，傾角為θ＝37°的傳送帶在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)下沿順時(shí)針方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，將一質(zhì)量為m＝10kg的木箱(可視為質(zhì)點(diǎn))輕放到傳送帶底端A，木箱運(yùn)動(dòng)的速度v隨時(shí)間t變化的圖像如圖乙所示，t＝10s時(shí)刻木箱到達(dá)傳送帶上端B。重力加速度g取10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8。則()例3ABCA．木箱放上傳送帶先做勻加速運(yùn)動(dòng)，其加速度大小為0.4m/s2B．木箱與傳送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.8C．木箱從A到B的過程中，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能為1240JD．木箱從A到B的過程中，電動(dòng)機(jī)多消耗的電能等于木箱重力勢能和動(dòng)能的增加量之和〔變式訓(xùn)練4〕

(2023·重慶西南大學(xué)附中模擬預(yù)測)傳送裝置在物流快遞中的應(yīng)用使得分揀工作更加智能化。如圖所示，水平傳送帶在電機(jī)的帶動(dòng)下，始終以速度2v0沿圖示方向勻速運(yùn)動(dòng)：一質(zhì)量為m的快遞件以v0的速度從左端水平滑上傳送帶，最終快遞件與傳送帶共速，則快遞件與傳送帶間由于摩擦產(chǎn)生的熱量為(

)D2年高考·1年模擬1.(2022·浙江6月卷)風(fēng)力發(fā)電已成為我國實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要途徑之一。如圖所示，風(fēng)力發(fā)電機(jī)是一種將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。某風(fēng)力發(fā)電機(jī)在風(fēng)速為9m/s時(shí)，輸出電功率為405kW，風(fēng)速在5～10m/s范圍內(nèi)，轉(zhuǎn)化效率可視為不變。該風(fēng)機(jī)葉片旋轉(zhuǎn)一周掃過的面積為A，空氣密度為ρ，風(fēng)場風(fēng)速為v，并保持風(fēng)正面吹向葉片。下列說法正確的是(

)D2．(多選)(2021·遼寧卷)如圖所示，甲、乙兩滑塊的質(zhì)量分別為1kg、2kg，放在靜止的水平傳送帶上，兩者相距5m，與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)均為0.2。t＝0時(shí)，甲、乙分別以6m/s、2m/s的初速度開始向右滑行。t＝0.5s時(shí)，傳送帶啟動(dòng)(不計(jì)啟動(dòng)時(shí)間)，立即以3m/s的速度向右做勻速直線運(yùn)動(dòng)。傳送帶足夠長，重力加速度取10m/s2。下列說法正確的是()A．t＝0.5s時(shí)，兩滑塊相距2mB．t＝1.5s時(shí)，兩滑塊速度相等C．0～1.5s內(nèi)，乙相對傳送帶的位移大小為0.25mD．0～2.5s內(nèi)，兩滑塊與傳送帶間摩擦生熱共為14.5JBCD3．(多選)(2023·遼寧調(diào)兵山市高三期末)如圖甲所示，一小木塊以某一初速度沖上傾角為θ＝37°且足夠長的固定斜面。若以斜面底端為位移初始點(diǎn)，乙圖為小木塊在斜面上運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能Ek隨位移x變化關(guān)系圖像。忽略空氣阻力的影響，選底面處為重力零勢能面，重力加速度g＝10m/s2，sin37°＝0.6，cos37°＝0.8，則下列判斷正確的是()A．小木塊重力勢能最大為40JB．小木塊的質(zhì)量為1kgC．小木塊與斜面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.2D．小木塊從斜面底端出發(fā)再回到底端的過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為20JBD[解析]小木塊從斜面底端出發(fā)再回到底端的過程中，設(shè)摩擦力做功為W，根據(jù)動(dòng)能定理Ek－Ek0＝W，結(jié)合圖乙解得W＝－20J，則小木塊從斜面底端出發(fā)再回到底端的過程中系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能為20J，故D正確；由D中分析可知，小木塊上升過程產(chǎn)生的內(nèi)能為10J，根據(jù)能量守恒定律Ek0＝10J＋Epm，解得Epm＝30J，故A錯(cuò)誤；由圖乙可知，小木塊在斜面滑行的最大距離L＝5m，根據(jù)重力勢能表達(dá)式，Epm＝mgLsin37°，代入數(shù)據(jù)解得m＝1kg，故B正確；根據(jù)公式Wf＝μmgLcos37°，代入數(shù)據(jù)解得μ＝0.25，故C錯(cuò)誤。4．(2021·江蘇卷)如圖所示，水平傳送帶足夠長，向右前進(jìn)的速度v＝4m/s，與傾角為37°的斜面的底端P平滑連