高考物理一轮 （考纲自主研读+命题探究+高考全程解密） 第4讲功能关系、能量转化和守恒定律（含解析） 新人教版VIP专享VIP免费

第4讲专题功能关系、能量转化和守恒定律一、功能关系1．功能关系(1)能的概念：一个物体能对外做功，这个物体就具有能量．(2)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做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必通过做功来实现．(3)功与对应能量的变化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)做正功机械能增加【即学即练】1．(单选)升降机底板上放一质量为100kg的物体，物体随升降机由静止开始竖直向上移动5m时速度达到4m/s，则此过程中(g取10m/s2)()．A．升降机对物体做功5800JB．合外力对物体做功5800JC．物体的重力势能增加500JD．物体的机械能增加800J解析根据动能定理得W升－mgh＝mv2，可解得W升＝5800J，A正确；合外力做的功为mv2＝×100×42J＝800J，B错误；物体重力势能增加mgh＝100×10×5J＝5000J，C错误；物体机械能增加ΔE＝Fh＝W升＝5800J，D错．答案A二、能量守恒定律1．内容：能量既不会消灭，也不会创生．它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变．2．表达式：ΔE减＝ΔE增．【即学即练】2．说明下列有关能量转化的问题中，分别是什么能向什么能的转化．(1)列车刹车时由运动变为静止；(2)太阳能电池发电；(3)风力发电；(4)潮汐发电；(5)太阳能热水器工作时；(6)汽车由静止启动答案(1)→动能内能(2)→太阳能电能(3)风能(空气动能)→电能(4)→水的势能电能(5)→太阳能内能(6)→化学能动能常见的功能关系题型一对功能关系的理解【典例1】(多选)如图4－4－1所示，图4－4－1在抗洪救灾中，一架直升机通过绳索，用恒力F竖直向上拉起一个漂在水面上的木箱，使其由水面开始加速上升到某一高度，若考虑空气阻力而不考虑空气浮力，则在此过程中，以下说法正确的有()．A．力F所做功减去克服空气阻力所做的功等于重力势能的增量B．木箱克服重力所做的功等于重力势能的增量C．力F、重力、空气阻力三者合力所做的功等于木箱动能的增量D．力F和空气阻力的合力所做的功等于木箱机械能的增量解析对木箱受力分析如图所示，则由动能定理：WF－mgh－WFf＝ΔEk，故C对．由上式得：WF－WFf＝ΔEk＋mgh，故A错、D对．由重力做功与重力势能变化关系知B对，故B、C、D对．答案BCD【变式跟踪1】(多选)如图4－4－2所示，质量为m的物体(可视为质点)以某一速度从A点冲上倾角为30°的固定斜面，其运动的加速度为g，此物体在斜面上上升的最大高度为h，则在这个过程中物体()．图4－4－2A．重力势能增加了mghB．重力势能增加了mghC．动能损失了mghD．机械能损失了mgh解析设物体受到的摩擦阻力为Ff，由牛顿运动定律得Ff＋mgsin30°＝ma＝mg，解得Ff＝mg.重力势能的变化由重力做功决定，故ΔEp＝mgh，故A错、B对．动能的变化由合外力做功决定：(Ff＋mgsin30°)x＝max＝mg＝mgh，故C错．机械能的变化由重力或系统内弹力以外的其他力做功决定，故ΔE机械＝Ffx＝mg·＝mgh，故D正确．答案BD,借题发挥功能关系的选用技巧1．在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析．2．只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析．3．只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析．4．只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析．题型二能量转化与守恒定律的应用图4－4－3【典例2】如图4－4－3所示在水平地面上固定一个半径为R的半圆形轨道，其中圆弧部分光滑，水平段长为L，一质量为m的小物块紧靠一根被压缩的弹簧固定在水平轨道的最右端，小物块与水平轨道间的动摩擦因数为μ，现突然释放小物块，小物块被弹出，恰好能够到达圆弧轨道的最高点A，取g＝10m/s2，且弹簧长度忽略不计，求：(1)小物块的落点距O′的距离；(2)小物块释放前弹簧具有的弹性势能．规范解答设小物块被弹簧弹出时的速度大小为v1，到达圆弧轨道的最低点时速度大小为v2，到达圆弧轨道的最高点时速度大小为v3(1)因为小物块恰好能到达圆弧轨道的最高点，故向心力刚...