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高考物理一轮复习 专题21 功能关系 能量守恒定律(测)(含解析)

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专题21 功能关系 能量守恒定律 【满分：110分 时间：90分钟】 一、选择题(本大题共12小题，每小题5分，共60分。在每小题给出的四个选项中. 1~8题只有一项符合题目要求； 9~12题有多项符合题目要求。全部选对的得5分，选对但不全的得3分，有选错的得0分。) 1．如图所示，竖直向上的匀强电场中，绝缘轻质弹簧竖直立于水平地面上，一质量为m的带正电小球在外力F的作用下静止与图示位置，小球与弹簧不连接，弹簧处于压缩状态，现撤去F，在小球从静止开始运动到离开弹簧的过程中，重力、电场力、弹簧弹力对小球做功分别为1W、

2W、3W，不计空气阻力，则上述过程中： （ ）

A．小球重力势能的增量为1W B．小球与弹簧组成的系统机械能守恒 C．小球的动能的增量为12WW D．小球机械能的增加量为23WW 【答案】D

【名师点睛】图中电场力对小球做正功，电场力做的功等于电势能的减小量；重力做的功等于重力势能的减小量；弹簧对小球做的功等于弹性势能的减小量；小球机械能的增加量等于除重力外其余力做的功． 2．如图所示，重10 N的滑块在倾角为30°的斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻弹簧，到c点时达到最大速度，到d点(图中未画出)开始弹回，返回b点离开弹簧，恰能再回到a点．若bc=0.1 m，弹簧弹性势能的最大值为8 J，则下列说法正确的是： （ ） A．轻弹簧的劲度系数是50 N/m B．从d到b滑块克服重力做功8 J C．滑块的动能最大值为8 J D．从d点到c点弹簧的弹力对滑块做功8 J 【答案】A

【名师点睛】本题的关键是认真分析物理过程，把复杂的物理过程分成几个小过程并且找到每个过程遵守的物理规律，列出相应的物理方程解题．同时要明确弹簧弹力做的功等于弹性势能的变化． 3．如图所示，质量为m的小滑块（可视为质点），从h高处的A点由静止开始沿斜面下滑，停在水平地面上的B点（斜面和水平面之间有小圆弧平滑连接）。要使物体能原路返回，在B点需给物体的瞬时冲量最小应是： （ ）

A． B． C． D． 【答案】A 【解析】设小滑块在斜面上克服摩擦力做功为1W，在水平面上克服摩擦力做功2W，则从斜面上滑下的过程中，根据动能定理可得120mghWW，要使滑块能原路返回，在B点给的瞬

时速度为v，则根据动能定理可得21212mvmghWW，瞬时冲量为Imv，联立解得2Imgh，A正确；

【名师点睛】应用动能定理应注意的几个问题(1)明确研究对象和研究过程，找出始末状态的速度。(2)要对物体正确地进行受力分析，明确各力做功的大小及正负情况(待求的功除外)。(3)有些力在物体运动过程中不是始终存在的。若物体运动过程中包括几个阶段，物体在不同阶段内的受力情况不同，在考虑外力做功时需根据情况区分对待 4．一质量为m的铝球用细线悬挂静止在足够深的油槽中（图甲），某时刻剪断细线，铝球开始在油槽中下沉，通过传感器得到铝球的加速度随下沉速度变化的图像如图乙所示，已知重力加速度为g，下列说法正确的是： （ ）

A．铝球刚开始运动的加速度a0=g B．铝球下沉的速度将会一直增大

C．铝球下沉过程所受到油的阻力 D．铝球下沉过程机械能的减少等于克服油阻力所做功 【答案】C

【名师点睛】对小球受力分析，当剪断细线后，小球受重力、油的浮力、摩擦阻力，结合图象可知，小球做加速度减小的加速运动，速度逐渐增大． 5．如图所示，固定在水平面上的光滑斜面倾角为30°，质量分别为M、m的两个物体通过细绳及轻弹簧连接于光滑轻滑轮两侧，斜面底端有一与斜面垂直的挡板。开始时用手按住物体M，此时M距离挡板的距离为s，滑轮两边的细绳恰好伸直，且弹簧处于原长状态。已知M = 2m，空气阻力不计。松开手后，关于二者的运动下列说法中正确的是： （ ）

A. M和m组成的系统机械能守恒 B. 当M的速度最大时，m与地面间的作用力为零 C. 若M恰好能到达挡板处，则此时m的速度为零 D. 若M恰好能到达挡板处，则此过程中重力对M做的功等于物体m的机械能增加量 【答案】B 6．如图所示，竖直放置的等螺距螺线管高为h，该螺线管是用长为l的硬质直管（内径远小于h）弯制而成。一光滑小球从上端管口由静止释放，关于小球的运动，下列说法正确的是： （ ）

A. 小球到达下端管口时的速度大小与l有关 B. 小球到达下端管口时重力的功率为

C. 小球到达下端的时间为 D. 小球在运动过程中受管道的作用力大小不变 【答案】C

【解析】在小球到达最低点的过程中只有重力做功，故根据动能定理可知，解得小球到达下端管口时的速度大小与h有关，与l无关，故A错误；到达下端管口的速度为，速度沿管道的切线方向，故重力的瞬时功率为P=mgsinθ，故B错误；

物体在管内下滑的加速度为

故下滑所需时间为t，则 ，故C正确；小球得做的是加速螺旋运动，速度越来愈大，做的是螺旋圆周运动，根据可知，支持力越来越大，故D错误；故选C. 【名师点睛】本题主要考查了动能定理和牛顿第二定律，抓住小球在下滑过程中速度越来越大，所需要的向心力也越来越大即可解答；注意小球在螺旋状管中下滑时，与沿斜面下滑很相似，可结合此问题来解答；此题是中等题. 7．如图，质量为M =3kg的小滑块，从斜面顶点A静止开始沿ABC下滑，最后停在水平面D点，不计滑块从AB面滑上BC面，以及从BC面滑上CD面的机械能损失。已知：AB=BC=5m，CD=9m，θ=53°，β=37°，重力加速度g=10m/s2，在运动过程中，小滑块与接触面的动摩擦因数相同。则： （ ） A. 小滑块与接触面的动摩擦因数μ=0.5 B. 小滑块在AB面上运动时克服摩擦力做功，等于在BC面上运动克服摩擦力做功 C. 小滑块在AB面上运动时间大于小滑块在BC面上的运动时间 D. 小滑块在AB面上运动的加速度a1与小滑块在BC面上的运动的加速度a2之比是5/3 【答案】C

8．如图甲所示，倾角的光滑斜面固定在水平面上，自然伸长的轻质弹簧一端固定在斜面底端的挡板上．一质量为m的小球，从离弹簧上端一定距离的位置静止释放，接触弹簧后继续向下运动．小球运动的v-t图象如图乙所示，其中OA段为直线，AB段是与OA相切于A点的平滑曲线，BC是平滑曲线，不考虑空气阻力，重力加速度为g．关于小球的运动过程，下列说法正确的是： （ ）

A. 小球在tB时刻所受弹簧弹力大于 B. 小球在tC时刻的加速度大于 C. 小球从tC时刻所在的位置由静止释放后，不能回到出发点 D. 小球从tA时刻到tC时刻的过程中重力势能的减少量等于弹簧弹性势能的增加量 【答案】B 9．轻质弹簧一端悬挂于天花板，另一端与一小木块相连处于静止状态，一子弹以水平速度v瞬间射穿木块，不计空气阻力 ： （ ）

A. 子弹射穿木块的过程中，子弹与木块组成的系统机械能不守恒 B. 子弹射穿木块后，木块在运动过程中机械能守恒 C. 木块在向右摆动过程中，木块的动能与弹簧的弹性势能之和在变小 D. 木块在向右摆动过程中重力的功率在变小 【答案】AC 【解析】子弹射穿木块的过程中，将会有热量产生，所以子弹与木块组成的系统机械能不守恒，故A正确；子弹射穿木块后，木块将会做圆周运动，弹簧将被拉长，势能增加，所以木块在运动过程中机械能不守恒，故B错误；把木块和弹簧看成一个系统机械能守恒，弹性势能、动能和重力势能之和保持不变，木块在向右摆动过程中，重力势能增加，所以木块的动能与弹簧的弹性势能之和在变小，故C正确；当木块在最低点时重力的瞬时功率为零，物块到达最高处时重力的瞬时功率也为零，所以重力的功率先增大后减小，故D错误。所以AC正确，BD错误。 10．如图所示，在粗糙水平地面上，弹簧一端固定在竖直墙壁上，另一端连着物块，弹簧处于原长时物块处于O点位置。现用外力缓慢把物块向左压至P点不动，此时弹簧的弹性势能为Ep。撤去外力后物块向右运动至Q(图中未有标出)点停下。下列说法正确的是： （ ）

A. 外力所做的功等于EP B. 物块到达PQ中点时速度最大 C. Q点可能在O点的左侧 D. 从P到Q的过程摩擦产生的热量一定小于EP 【答案】BC 11．如图甲所示是一打桩机的简易模型。质量m=1kg的物体在拉力F作用下从与钉子接触处由静止开始运动，上升一段高度后撤去F，到最高点后自由下落，撞击钉子，将钉子打入2cm深度，且物体不再被弹起，若以初始状态物体与钉子接触处为零势能点，物体上升过程中，机械能E与上升高度h的关系图像如图乙所示。撞击前不计所有摩擦，钉子质量忽略不计，210/gms

。则： （ ）

A．物体上升过程中的加速度为212/ms B．物体上升过程中的最大速度为2m/s C．物体上升到0.25m高度处拉力F的瞬时功率为12W D．钉子受到的平均阻力为600N 【答案】BC

【名师点睛】物体动能与势能之和是物体的机械能，分析清楚图象，应用牛顿第二定律、运动学公式、功率公式等知识即可正确解题 12．如图所示，甲、乙两传送带与水平面的夹角相同，都以恒定速率v向上运动。现将一质量为m的小物体（视为质点）轻轻放在A处，小物体在甲传送带到达B处时恰好达到传送带的速率v。在乙传送带上到达离B处竖直高度为h的C处时达到传送带的速率v，已知B处离地面的高度均为H，则在小物块从A到B的过程中： （ ）

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备战2021年浙江新高考物理一轮复习一遍过：考点17 功能关系 能量守恒定律.(含解析)

备战2021年浙江新高考物理一轮复习一遍过：考点17 功能关系 能量守恒定律.(含解析)

『高考一轮·考点一遍过』『分项解析·逐一击破』考点17 功能关系 能量守恒定律1.机械能是高考重点考查内容之一，高考命题既有对机械能的单独考查，也有与曲线运动、电磁学等内容相结合的综合考查，单独考查的题目多为选择题，计算题联系生活实际、现代科学技术，与牛顿运动定律、平抛运动、圆周运动、电磁等知识结合，综合考查在物体多运动过程或多物体运动过程中运用知识的能力、建立物理模型的能力和解决实际问题的能力.2.考查知识点主要有 (1)功和功率的计算；(2)对动能定理、机械能守恒定律、功能关系的理解 (3)与牛顿第二定律相结合考查运动情况和功能关系 (3)能量与动量相结合的考查物体运动过程 命题趋势从近几年高考来看，关于功和功率的考查，多以选择题的形式出现，有时与电场及电磁感应相结合命题。

动能定理、能量守恒定律仍将是高考考查的重点，高考题注重与生产、生活、科技相结合，将对相关知识的考查放在一些与实际问题相结合的情景中去，能力要求不会降低。

复习策略复习时应强化对功、功率、动能、重力势能、弹性势能等基本概念的理解，掌握各种功的计算方法；掌握应用动能定理、机械能守恒定律、能量守恒定律分析与解决相关的力学问题的解题方法.考向一 功能关系的理解及应用(2020·佛山模拟)(多选)如图所示，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，其减速运动的加速度为34g ，此物体在斜面上能够上升的最大高度为h ，则在这个过程中物体( )A ．重力势能增加了mghB ．机械能损失了12mghC ．动能损失了mghD ．克服摩擦力做功14mgh【参考答案】AB【详细解析】加速度a ＝34g ＝mg sin 30°＋F f m ，解得摩擦力F f ＝14mg ；物体在斜面上能够上升的最大高度为h ，所以重力势能增加了mgh ，故A 正确；损失的机械能为克服摩擦力做的功F f x ＝14mg ·2h ＝12mgh ，故B 正确，D 错误；动能损失量为克服合外力做功的大小ΔE k ＝F 合外力x ＝34mg ·2h ＝32mgh ，故C 错误。

高考物理一轮复习 专题5.4 功能关系、能量转化和守恒定律(精讲)(含解析)

高考物理一轮复习 专题5.4 功能关系、能量转化和守恒定律(精讲)(含解析)

专题5.4 功能关系、能量转化和守恒定律1．知道功是能量转化的量度，掌握重力的功、弹力的功、合力的功与对应的能量转化关系。

2．知道自然界中的能量转化，理解能量守恒定律，并能用来分析有关问题。

知识点一对功能关系的理解及其应用1．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，而且能量的转化必须通过做功来实现。

2．做功对应变化的能量形式(1)合外力对物体做的功等于物体的动能的变化。

(2)重力做功引起物体重力势能的变化。

(3)弹簧弹力做功引起弹性势能的变化。

(4)除重力和系统内弹力以外的力做的功等于物体机械能的变化。

知识点二能量守恒定律的理解及应用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另一个物体，在转化或转移的过程中，能量的总量保持不变。

2．适用范围能量守恒定律是贯穿物理学的基本规律，是各种自然现象中普遍适用的一条规律。

3．表达式ΔE减＝ΔE增，E初＝E末。

考点一对功能关系的理解及其应用【典例1】（2019·新课标全国Ⅱ卷）从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能E k与重力势能E p之和。

取地面为重力势能零点，该物体的E总和E p随它离开地面的高度h的变化如图所示。

重力加速度取10 m/s2。

由图中数据可得A．物体的质量为2 kg B．h=0时，物体的速率为20 m/sC．h=2 m时，物体的动能E k=40 J D．从地面至h=4 m，物体的动能减少100 J 【答案】AD【解析】A．E p–h图像知其斜率为G，故G=80J4m=20 N，解得m=2 kg，故A正确B．h=0时，E p=0，E k=E机–E p=100 J–0=100 J，故212mv=100 J，解得：v=10 m/s，故B错误；C．h=2 m时，E p=40 J，E k=E机–E p=85J–40 J=45 J，故C错误；D．h=0时，E k=E机–E p=100 J–0=100 J，h=4 m时，E k′=E机–E p=80 J–80 J=0 J，故E k–E k′=100 J，故D正确。

【备考】高考物理一轮复习学案第20讲 功能关系 能量守恒定律﹙＋原卷＋解析卷﹚

【备考】高考物理一轮复习学案第20讲 功能关系 能量守恒定律﹙＋原卷＋解析卷﹚

第20讲功能关系能量守恒定律(解析版)1、知道能量守恒定律2、理解做功与能量转化的对应关系3、熟练利用功能关系、牛顿运动定律等知识处理综合问题。

一、功和能1．功和能(1)做功的过程就是能量转化的过程，能量的转化必须通过做功来实现。

(2)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．功能关系(1)重力做功等于重力势能的改变，即W G＝E p1－E p2＝－ΔE p。

(2)弹簧弹力做功等于弹性势能的改变，即W F＝E p1－E p2＝－ΔE p。

(3)除了重力和弹簧弹力之外的其他力所做的总功，等于物体机械能的改变，即W其他力＝E2－E1＝ΔE。

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。

1．如图是安装在列车车厢之间的摩擦缓冲器结构图．图中①和②为楔块，③和④为垫板，楔块与弹簧盒、垫板间均有摩擦．在车厢相互撞击使弹簧压缩的过程中()A．缓冲器的机械能守恒B．摩擦力做功消耗机械能C．垫板的动能全部转化为内能D ．弹簧的弹性势能全部转化为动能 【答案】B【解析】在车厢相互撞击使弹簧压缩过程中，由于要克服摩擦力做功，因此缓冲器机械能减少，选项A 错误，选项B 正确；弹簧压缩过程中，垫板的动能转化为内能和弹簧的弹性势能，选项C 、D 错误．2．起跳摸高是学生经常进行的一项体育活动．一质量为m 的同学弯曲两腿向下蹲，然后用力蹬地起跳，从该同学用力蹬地到刚离开地面的起跳过程中，他的重心上升了h ，离地时他的速度大小为v .下列说法正确的是( ) A ．起跳过程中该同学机械能增加了mgh B ．起跳过程中该同学机械能增量为mgh ＋12mv 2C ．地面的支持力对该同学做的功为mgh ＋12mv 2D ．该同学所受的合外力对其做的功为12mv 2＋mgh【答案】B【解析】该同学重心升高了h ，重力势能增加了mgh ，又知离地时获得动能为12mv 2，则机械能增加了mgh ＋12mv 2，A 错误，B 正确；该同学在与地面作用过程中，在支持力方向上的位移为零，则支持力对该同学做功为零，C 错误；该同学所受合外力做的功等于动能的增量，则W 合＝12mv 2，D 错误．3．(2019·江苏启东中学月考)如图甲所示，质量不计的弹簧竖直固定在水平面上，t ＝0时刻，将一金属小球从弹簧正上方某一高度处由静止释放，小球落到弹簧上压缩弹簧到最低点，然后又被弹起离开弹簧，上升到一定高度后再下落，如此反复．通过安装在弹簧下端的压力传感器，测出这一过程弹簧弹力F 随时间t 变化的图象如图乙所示，则( )A ．t 1时刻小球动能最大B ．t 2时刻小球动能最大C ．t 2～t 3这段时间内，小球的动能先增加后减少D ．t 2～t 3这段时间内，小球增加的动能等于弹簧减少的弹性势能 【答案】C【解析】由题图知，t 1时刻小球刚与弹簧接触，此时小球的重力大于弹簧的弹力，小球将继续向下做加速运动，此时小球的动能不是最大，当弹力增大到与重力平衡，即加速度减为零时，速度达到最大，动能最大，故A错误；t2时刻，弹力F最大，故弹簧的压缩量最大，小球运动到最低点，动能最小，为0，故B错误；t2～t3这段时间内，小球处于上升过程，弹簧的弹力先大于重力，后小于重力，小球先做加速运动，后做减速运动，则小球的动能先增大后减少，故C正确；t2～t3段时间内，小球和弹簧系统机械能守恒，故小球增加的动能和重力势能之和等于弹簧减少的弹性势能，故D错误．4．(2019·安徽安庆高三质检)安徽首家滑雪场正式落户国家AAAA级旅游景区——安庆巨石山，现已正式“开滑”．如图所示，滑雪者从O点由静止沿斜面自由滑下，接着在水平面上滑至N点停下．斜面、水平面与滑雪板之间的动摩擦因数都为μ＝0.1.滑雪者(包括滑雪板)的质量为m＝50 kg，g取10 m/s2，O、N两点间的水平距离为s＝100 m．在滑雪者经过ON 段运动的过程中，克服摩擦力做的功为()A．1 250 J B．2 500 JC．5 000 J D．7 500 J【答案】C【解析】设斜面的倾角为θ，则滑雪者从O到N的运动过程中克服摩擦力做的功W f＝μmg cos θ·x OM＋μmgx MN，由题图可知，x OM cos θ＋x MN＝s，两式联立可得W f＝μmgs＝0.1×50×10×100 J＝5 000 J，故选项A、B、D错误，C正确．要点一功能关系的理解和应用1．对功能关系的理解(1)做功的过程就是能量转化的过程。

全国通用2021高考物理一轮复习第六章机械能及其守恒定律第4讲功能关系能量守恒定律课件

全国通用2021高考物理一轮复习第六章机械能及其守恒定律第4讲功能关系能量守恒定律课件


②
其中 x 为物体运动的路程,即 x=5.4 m③
Ff=μmgcos 37°④
由能量守恒定律可得 ΔE=Q
由 ①②③④⑤式解得 μ≈0.52
⑤
考点一
考点二
考点三
(2)由 A 到 C 的过程中,动能减少
1
ΔEk= 02
2
⑥
重力势能减少 ΔEp'=mglACsin 37°⑦
摩擦生热 Q'=FflAC=μmgcos 37°lAC
小物块上,小物块与小车之间的滑动摩擦力为Ff,经过一段时间后小车运动的位移为x,此时
小物块刚好滑到小车的最右端,则下列说法中正确的是 (
)
A.此时物块的动能为F(x+L)
B.此时小车的动能为F(x+L)
C.这一过程中,物块和小车增加的机械能为F(x+L)-FfL
D.这一过程中,物块和小车因摩擦而产生的热量为FfL
A.机械能守恒
B.机械能不断增加
C.重力势能不断减小
D.动能先减小后增大
【解题思路】因为水平拉力对小球做了正功,故小球的机械能增加,A项错误,B项正确;重
力做负功,故重力势能不断增加,C项错误;重力与拉力的合力斜向右下方,故合力先做负功,
再做正功,因此动能先减小后增大,D项正确。
【参考答案】 BD
【名师点睛】 功和能的关系,一是体现在不同的力做功,对应不同形式的能转化,具有
擦力对物体B做的功和对木板A做的功的总和等于系统内能的增加量,D项正确。
考点一
考点二
考点三
考点三 能量守恒定律的应用
1.对能量守恒定律的两点理解
(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;