（通用版）2018-2019版高考物理總復(fù)習(xí) 主題三 機(jī)械能及其守恒定律 3.9能量守恒定律與能源學(xué)案 新人教版

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1、 3.9　能量守恒定律與能源 學(xué)習(xí)目標(biāo) 核心提煉 1.知道能量守恒定律的內(nèi)容，了解能源和能量耗散的定義。 1個(gè)定律——能量守恒定律 2個(gè)概念——能量耗散、能源危機(jī) 2.通過對(duì)生活中能量轉(zhuǎn)化的實(shí)例分析，領(lǐng)悟能量守恒定律的確切含義。 3.知道合理使用能源的重要性，養(yǎng)成節(jié)能意識(shí)。 一、能量守恒定律 1.建立能量守恒定律的兩個(gè)重要事實(shí) (1)確認(rèn)了永動(dòng)機(jī)的__B__(A.可能　B.不可能)性。 (2)發(fā)現(xiàn)了各種自然現(xiàn)象之間能量的相互聯(lián)系與轉(zhuǎn)化。 2.內(nèi)容：能量既不會(huì)憑空產(chǎn)生，也不會(huì)憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程

2、中，能量的總量保持不變。 3.意義：能量守恒定律的建立，是人類認(rèn)識(shí)自然的一次重大飛躍。它是最普遍、最重要、最可靠的自然規(guī)律之一，而且是大自然普遍和諧性的一種表現(xiàn)形式。 思維拓展 “神舟十號(hào)”飛船返回艙進(jìn)入地球大氣層以后，由于它的高速下落，而與空氣發(fā)生劇烈摩擦，返回艙的表面溫度達(dá)到1 000攝氏度。 圖1 (1)進(jìn)入大氣層很長(zhǎng)一段時(shí)間，返回艙加速下落，返回艙表面溫度逐漸升高。該過程動(dòng)能和勢(shì)能怎么變化？機(jī)械能守恒嗎？ (2)返回艙表面溫度越高，內(nèi)能越大。該過程中什么能向什么能轉(zhuǎn)化？機(jī)械能和內(nèi)能的總量變化呢？ 答案　(1)勢(shì)能減少　動(dòng)能增加　機(jī)械能不守恒 (2)機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能　

3、不變 二、能源和能量耗散 1.能源與人類社會(huì)：人類對(duì)能源的利用大致經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期，即柴薪時(shí)期、煤炭時(shí)期、石油時(shí)期。自工業(yè)革命以來，煤和石油成為人類的主要能源。 2.能量耗散：燃料燃燒時(shí)一旦把自己的熱量釋放出去，就不會(huì)再次自動(dòng)聚集起來供人類重新利用。電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電能又通過燈泡轉(zhuǎn)化成內(nèi)能和光能，熱和光被其他物質(zhì)吸收之后變成周圍環(huán)境的內(nèi)能，我們無法把這些散失的能量收集起來重新利用。 3.能源危機(jī)的含義：在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上雖未減少，但在可利用的品質(zhì)上降低了，從便于利用的變成不便于利用的了。 4.能量轉(zhuǎn)化的方向性與節(jié)約能源的必要性：能量耗散反映

4、了能量轉(zhuǎn)化的宏觀過程具有方向性。所以，能源的利用是有條件的，也是有代價(jià)的，所以自然界的能量雖然守恒，但還是很有必要節(jié)約能源。 思維拓展 圖2 情景1：如圖2甲所示，煤炭和石油是常規(guī)能源。盡管我國的常規(guī)能源資源非常豐富，但由于人口眾多，所以能源的需求量很大，能源的浪費(fèi)很嚴(yán)重，將來會(huì)面臨能源危機(jī)。 情景2：如圖2乙、丙所示，太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、海洋能等是新能源，積極開發(fā)利用新能源是實(shí)現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。 (1)能量耗散與能量守恒是否矛盾，為什么？ (2)能量是守恒的，為什么還要節(jié)約能源？ 答案　(1)能量耗散和能量守恒并不矛盾，能量耗散并不是能量消失了，而是在能

5、源利用的過程中，能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化，使能量的品質(zhì)下降。但能量在數(shù)量上并沒有減少。 (2)能量耗散表明，在能源的利用過程中，即在能量的轉(zhuǎn)化過程中，能量在數(shù)量上并未減少，但在可利用品質(zhì)上降低了，從便于利用的能量變成不便于利用的能量了。這是能源危機(jī)更深層次的含義，也是“自然界的能量雖然守恒，但還是要節(jié)約能源”的根本原因。因此我們要節(jié)約能源，同時(shí)積極研究和開發(fā)利用新能源和可再生能源，如核能、太陽能、風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能等。 　能量守恒定律的理解和應(yīng)用 [要點(diǎn)歸納] 1.適用范圍：能量守恒定律是貫穿物理學(xué)的基本規(guī)律，是各種自然現(xiàn)象中普遍適用的一條規(guī)律。 2.表達(dá)式 (1)E初＝E末，初狀態(tài)

6、各種能量的總和等于末狀態(tài)各種能量的總和。 (2)ΔE增＝ΔE減，能量的增加量等于能量的減少量。 3.應(yīng)用步驟 (1)明確研究對(duì)象及研究過程。 (2)明確該過程中，哪些形式的能量在變化。 (3)確定參與轉(zhuǎn)化的能量中，哪些能量增加，哪些能量減少。 (4)列出增加的能量和減少的能量之間的守恒式(或初、末狀態(tài)能量相等的守恒式)。 [精典示例] [例1] 下列說法正確的是(　　) A.隨著科技的發(fā)展，永動(dòng)機(jī)是可以制成的 B.太陽照射到地球上的光能轉(zhuǎn)化成其他能量，但照射到宇宙空間的能量都消失了 C.“既要馬兒跑，又讓馬兒不吃草”違背了能量守恒定律，因而是不可能的 D.有種“全自動(dòng)”

7、手表，不用上發(fā)條，也不用任何形式的電源，卻能一直走動(dòng)，說明能量可以憑空產(chǎn)生 解析　永動(dòng)機(jī)是不消耗或少消耗能量，可以大量對(duì)外做功的裝置，違背能量守恒定律，A錯(cuò)誤；能量不可能憑空消失，B錯(cuò)誤；能量也不可能憑空產(chǎn)生，C正確，D錯(cuò)誤。 答案　C 方法總結(jié) 運(yùn)用能量守恒定律解題的基本思路 [針對(duì)訓(xùn)練1] 某地平均風(fēng)速為5 m/s，已知空氣密度是1.2 kg/m3，有一風(fēng)車，它的風(fēng)葉轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可形成半徑為12 m的圓面。如果這個(gè)風(fēng)車能將圓面內(nèi)10%的氣流動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，則該風(fēng)車帶動(dòng)的發(fā)電機(jī)功率是多大？ 解析　在t時(shí)間內(nèi)作用于風(fēng)車的氣流質(zhì)量m＝πr2vtρ 這些氣流的動(dòng)能為mv2 轉(zhuǎn)變成的電

8、能E＝mv2×10% 所以風(fēng)車帶動(dòng)發(fā)電機(jī)的功率為P＝＝πr2ρv3×10% 代入數(shù)據(jù)得P＝3 391.2 W。 答案　3 391.2 W 　摩擦生熱及產(chǎn)生內(nèi)能的有關(guān)計(jì)算 [要點(diǎn)歸納] 1.系統(tǒng)內(nèi)一對(duì)靜摩擦力即使對(duì)物體做功，但由于相對(duì)位移為零而沒有內(nèi)能產(chǎn)生，只有物體間機(jī)械能的轉(zhuǎn)移。 2.作用于系統(tǒng)的滑動(dòng)摩擦力和物體間相對(duì)滑動(dòng)的距離的乘積，在數(shù)值上等于滑動(dòng)過程產(chǎn)生的內(nèi)能。即Q＝F滑x相對(duì)，其中F滑必須是滑動(dòng)摩擦力，x相對(duì)必須是兩個(gè)接觸面的相對(duì)滑動(dòng)距離(或相對(duì)位移)。 [精典示例] [例2] 電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水平傳送帶以速度v勻速傳動(dòng)，一質(zhì)量為m的小木塊由靜止輕放在傳送帶上，若小木塊與傳

9、送帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，如圖3所示。傳送帶足夠長(zhǎng)，當(dāng)小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，求： 圖3 (1)小木塊的位移； (2)傳送帶轉(zhuǎn)過的路程； (3)小木塊獲得的動(dòng)能； (4)摩擦過程中產(chǎn)生的內(nèi)能； (5)因傳送小木塊電動(dòng)機(jī)多消耗的電能。 解析　(1)由牛頓第二定律：μmg＝ma，得a＝μg 由公式v＝at得t＝，小木塊的位移x1＝t＝ (2)傳送帶始終勻速運(yùn)動(dòng)，路程x2＝vt＝ (3)小木塊獲得的動(dòng)能Ek＝mv2 (4)小木塊在和傳送帶達(dá)到共同速度的過程中，相對(duì)傳送帶移動(dòng)的距離x相對(duì)＝x2－x1＝， 產(chǎn)生的內(nèi)能Q＝μmg·x相對(duì)＝mv2 (5)根據(jù)能量守恒定律，因傳

10、送小木塊電動(dòng)機(jī)多消耗電能 ΔE＝Q＋mv2＝mv2 答案　(1)　(2)　(3)mv2　(4)mv2　(5)mv2 方法總結(jié) 計(jì)算內(nèi)能的兩種方法： (1)由公式Q＝F滑x相對(duì)進(jìn)行計(jì)算。 (2)由能量守恒定律產(chǎn)生的內(nèi)能Q等于其他能量的減少量，即Q＝E減。 [針對(duì)訓(xùn)練2] (多選)如圖4所示，質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為l的小車靜止在光滑的水平面上。質(zhì)量為m的小物塊放在小車的最左端?，F(xiàn)有一水平恒力F作用在小物塊上，使物塊從靜止開始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)，物塊和小車之間的摩擦力為f。經(jīng)過時(shí)間t，小車運(yùn)動(dòng)的位移為s，物塊剛好滑到小車的最右端，下列說法正確的是(　　) 圖4 A.此時(shí)物塊的動(dòng)能為(F

11、－f)(s＋l) B.這一過程中，物塊對(duì)小車所做的功為f(s＋l) C.這一過程中，物塊和小車增加的機(jī)械能為Fs D.這一過程中，物塊和小車產(chǎn)生的內(nèi)能為f l 解析　根據(jù)動(dòng)能定理得，(F－f)(s＋l)＝mv2－0，則物塊的動(dòng)能為Ek＝(F－f)(s＋l)，故A正確；這一過程中，物塊對(duì)小車有壓力和摩擦力，壓力不做功，摩擦力所做的功為fs，故物塊對(duì)小車所做的功為fs，故B錯(cuò)誤；由功能關(guān)系得知，物塊和小車增加的機(jī)械能為F(s＋l)－f l，故C錯(cuò)誤；系統(tǒng)產(chǎn)生的內(nèi)能等于系統(tǒng)克服滑動(dòng)摩擦力做功f l，故D正確。 答案　AD 　功能關(guān)系的理解和應(yīng)用 [要點(diǎn)歸納] 1.功能關(guān)系概述 (1

12、)不同形式的能量之間的轉(zhuǎn)化是通過做功實(shí)現(xiàn)的，做功的過程就是能量之間轉(zhuǎn)化的過程。 (2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度。做了多少功，就有多少能量發(fā)生轉(zhuǎn)化。 2.功與能的關(guān)系：由于功是能量轉(zhuǎn)化的量度，某種力做功往往與某一種具體形式的能量轉(zhuǎn)化相聯(lián)系，具體功能關(guān)系如下表： 功 能量轉(zhuǎn)化 關(guān)系式 重力做功 重力勢(shì)能的改變 WG＝－ΔEp 彈力做功 彈性勢(shì)能的改變 WF＝－ΔEp 合力做功 動(dòng)能的改變 W合＝ΔEk 除重力、系統(tǒng)內(nèi)彈力以外的其他力做功 機(jī)械能的改變 W＝ΔE機(jī) 兩物體間滑動(dòng)摩擦力對(duì)物體系統(tǒng)做功 內(nèi)能的改變 Ffx相對(duì)＝Q [精典示例] [例3] 如圖5所示，

13、某段滑雪雪道傾角為30°，總質(zhì)量為m(包括雪具在內(nèi))的滑雪運(yùn)動(dòng)員從距底端高為h處的雪道上由靜止開始勻加速下滑，加速度為g。在他從上向下滑到底端的過程中，下列說法正確的是(　　) 圖5 A.運(yùn)動(dòng)員減少的重力勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 B.運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)能為mgh C.運(yùn)動(dòng)員克服摩擦力做功為mgh D.下滑過程中系統(tǒng)減少的機(jī)械能為mgh 解析　運(yùn)動(dòng)員的加速度為g，小于gsin 30°，所以必受摩擦力的作用，且大小為 mg，克服摩擦力做功為mg·＝mgh，故C錯(cuò)誤；摩擦力做功，機(jī)械能不守恒，減少的勢(shì)能沒有全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，而是有mgh轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，故A錯(cuò)誤，D正確；由動(dòng)能定理知，運(yùn)動(dòng)員獲得的動(dòng)

14、能為mg·＝mgh，故B錯(cuò)誤。 答案　D [針對(duì)訓(xùn)練3] (多選)如圖6所示，質(zhì)量為m的物體放在升降機(jī)的底板上。若升降機(jī)從靜止開始以a＝的加速度豎直向下運(yùn)動(dòng)一段位移h。下列說法正確的是(　　) 圖6 A.物體所受的支持力為 B.物體動(dòng)能的增加量為mgh C.物體重力勢(shì)能的減少量為mgh D.物體機(jī)械能的減少量為 解析　根據(jù)牛頓第二定律得：mg－FN＝ma，得物體所受的支持力為FN＝mg－ma＝，故A錯(cuò)誤；合力做功為W合＝mah＝mgh，根據(jù)動(dòng)能定理得，物體動(dòng)能的增加量為ΔEk＝W合＝mgh，故B錯(cuò)誤；重力做功為mgh，則物體重力勢(shì)能的減少量為mgh，故C正確；根據(jù)功能關(guān)系得

15、知，物體機(jī)械能的減少量等于物體克服支持力做功，即為mgh，故D正確。 答案　CD 1.下列關(guān)于能源開發(fā)和利用的說法中，正確的是(　　) A.能源利用的過程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能的過程 B.能量是守恒的，因此不需要節(jié)約能源 C.能源利用的過程是一種形式的能向另外一種形式的能轉(zhuǎn)化的過程 D.無論是節(jié)約能源還是開發(fā)能源，我國都要外國支援 答案　C 2.(多選)下列關(guān)于能量守恒定律的認(rèn)識(shí)正確的是(　　) A.某種形式的能減少，一定存在其他形式的能增加 B.某個(gè)物體的能量減少，必然有其他物體的能量增加 C.不需要任何外界的動(dòng)力而持續(xù)對(duì)外做功的機(jī)械——永動(dòng)機(jī)不可能制成 D.石子從空

16、中落下，最后靜止在地面上，說明機(jī)械能消失了 解析　根據(jù)能量守恒定律可知，能量既不會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生。能量只能從一種形式轉(zhuǎn)化為其他形式，或者從一個(gè)物體轉(zhuǎn)移到其他物體，A、B正確，D錯(cuò)誤；永動(dòng)機(jī)違背了能量守恒定律，故它不可能制造出來，C正確。 答案　ABC 3.兩塊完全相同的木塊A、B，其中A固定在水平桌面上，B放在光滑水平桌面上。兩顆同樣的子彈以相同的水平速度射入兩木塊，穿透后子彈的速度分別為vA、vB，在子彈穿透木塊過程中因克服摩擦力產(chǎn)生的熱分別為QA、QB，設(shè)木塊對(duì)子彈的摩擦力大小一定，則(　　) A.vA＞vB，QA＞QB B.vA＜vB，QA＝QB C.vA＝vB，QA＜Q

17、B D.vA＞vB，QA＝QB 解析　設(shè)子彈的初速度為v0，質(zhì)量為m，木塊的厚度為d，穿透過程中子彈所受阻力大小為Ff，未固定的木塊前進(jìn)了x，根據(jù)動(dòng)能定理：－Ff d＝mv－mv，－Ff(d＋x)＝mv－mv，比較以上兩式得vA＞vB，兩種情況下產(chǎn)生的熱量相等，QA＝QB＝Ff d，故D正確。 答案　D 4.(多選)如圖7所示，楔形木塊abc固定在水平面上，粗糙斜面ab和光滑斜面bc與水平面的夾角相同，頂角b處安裝一定滑輪。質(zhì)量分別為M、m(M＞m)的滑塊，通過不可伸長(zhǎng)的輕繩跨過定滑輪連接，輕繩與斜面平行。兩滑塊由靜止釋放后，沿斜面做勻加速運(yùn)動(dòng)。若不計(jì)滑輪的質(zhì)量和摩擦，在兩滑塊沿斜面

18、運(yùn)動(dòng)的過程中(　　) 圖7 A.兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能守恒 B.重力對(duì)M做的功等于M動(dòng)能的增加 C.輕繩對(duì)m做的功等于m機(jī)械能的增加 D.兩滑塊組成系統(tǒng)的機(jī)械能損失等于M克服摩擦力做的功 解析　因?yàn)镸克服摩擦力做功，所以系統(tǒng)機(jī)械能不守恒，A錯(cuò)誤；由功能關(guān)系知系統(tǒng)減少的機(jī)械能等于M克服摩擦力做的功，D正確；對(duì)M，除重力外還有摩擦力和輕繩拉力對(duì)其做功，由動(dòng)能定理知B錯(cuò)誤；對(duì)m，有拉力和重力對(duì)其做功，由功能關(guān)系知C正確。 答案　CD 基礎(chǔ)過關(guān) 1.關(guān)于能源的利用和節(jié)能，下列說法中正確的是(　　) A.根據(jù)能量守恒定律，能源的利用率應(yīng)該是100% B.由于能量既不

19、會(huì)消滅，也不會(huì)創(chuàng)生，總是守恒的，所以節(jié)約能源的意義不大 C.節(jié)約能源只要提高節(jié)能意識(shí)就行，與科學(xué)進(jìn)步無關(guān) D.在能源的利用中，總會(huì)有一部分能源未被利用而損失掉 解析　能源的使用在任何情況下都不可能達(dá)到理想狀態(tài)，即不可能做到?jīng)]有任何損失，雖然遵從能量守恒定律，但它指的是損失部分和被利用部分總和與原來能源總量相等，選項(xiàng)A錯(cuò)誤，選項(xiàng)D正確；根據(jù)能量轉(zhuǎn)化的方向性可知，能量經(jīng)轉(zhuǎn)化后，可利用的能量只可能減少，不可能增加，因此節(jié)能的意義重大。同時(shí)，只有節(jié)能意識(shí)是不夠的，必須利用科技提高能源的利用率，不斷開發(fā)新能源，以滿足人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的需要，故選項(xiàng)B、C錯(cuò)誤。 答案　D 2.一個(gè)物體沿粗糙斜面

20、勻速滑下，則下列說法中正確的是(　　) A.物體機(jī)械能不變，內(nèi)能不變 B.物體機(jī)械能減少，內(nèi)能不變 C.物體機(jī)械能減少，內(nèi)能增加，機(jī)械能與內(nèi)能總量減少 D.物體機(jī)械能減少，內(nèi)能增加，機(jī)械能與內(nèi)能總量不變 答案　D 3.如圖1是安裝在列車車廂之間的摩擦緩沖器結(jié)構(gòu)圖。圖中①和②為楔塊，③和④為墊板，楔塊與彈簧盒、墊板間均有摩擦。在車廂相互撞擊使彈簧壓縮的過程中(　　) 圖1 A.緩沖器的機(jī)械能守恒 B.摩擦力做功消耗機(jī)械能 C.墊板的動(dòng)能全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 D.彈簧的彈性勢(shì)能全部轉(zhuǎn)化為動(dòng)能 解析　在彈簧壓縮過程中，摩擦力做功，緩沖器的機(jī)械能不守恒，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；根據(jù)

21、能量守恒可知，墊板的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為彈簧的彈性勢(shì)能以及克服摩擦力做功產(chǎn)生的內(nèi)能，故C、D兩項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　B 4.一質(zhì)量均勻不可伸長(zhǎng)的繩索，固定在A、B兩端，重為G，A、B兩端固定在天花板上，如圖2所示。今在最低點(diǎn)C施加一豎直向下的力，將繩索緩慢拉至D點(diǎn)，在此過程中，繩索AB的重心位置將(　　) 圖2 A.升高 B.降低 C.先降低后升高 D.始終不變 解析　物體的重心不一定在物體上，對(duì)于一些不規(guī)則的物體要確定重心是比較困難的，本題繩索的重心是不容易標(biāo)出的。因此，要確定重心的變化，只有通過其他途徑確定。當(dāng)用力將繩索緩慢地從C點(diǎn)拉到D點(diǎn)，外力在不斷地做功，而繩索的動(dòng)能不增加，因

22、此外力做功必定使繩索的重力勢(shì)能增加，故繩索的重心將升高。 答案　A 5.(多選)豎直向上的恒力F作用在質(zhì)量為m的物體上，使物體從靜止開始運(yùn)動(dòng)升高h(yuǎn)，速度達(dá)到v，在這個(gè)過程中，設(shè)阻力恒為Ff。則下列表述正確的是(　　) A.恒力F對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量，即Fh＝mv2 B.恒力F對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的增量，即Fh＝mv2＋mgh C.恒力F與阻力Ff的合力對(duì)物體做的功等于物體機(jī)械能的增量，即(F－Ff)h＝ mv2＋mgh D.物體所受合力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的增量，即(F－Ff－mg)h＝mv2 解析　恒力F的作用是所述過程能量的總來源。加速運(yùn)動(dòng)過程終結(jié)時(shí)，物

23、體的動(dòng)能、重力勢(shì)能均得到增加。除此之外，在所述過程中，因?yàn)橛凶枇Φ拇嬖?，還將有內(nèi)能產(chǎn)生，其值為Ff h，可見Fh＞mv2，同時(shí)，F(xiàn)h＞mv2＋mgh，F(xiàn)h＝mgh＋mv2＋Ff h，經(jīng)變形后，可得C、D正確。 答案　CD 6.如圖3所示，光滑坡道頂端距水平面高度為h，質(zhì)量為m的小物塊A從坡道頂端由靜止滑下，進(jìn)入水平面上的滑道時(shí)無機(jī)械能損失，為使A制動(dòng)，將輕彈簧的一端固定在水平滑道延長(zhǎng)線M處的墻上，另一端恰位于坡道的底端O點(diǎn)。已知在OM段，小物塊A與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，其余各處的摩擦不計(jì)，重力加速度為g。求： 圖3 (1)小物塊滑到O點(diǎn)時(shí)的速度； (2)輕彈簧在最大壓縮量d時(shí)

24、的彈性勢(shì)能(設(shè)輕彈簧處于原長(zhǎng)時(shí)彈性勢(shì)能為零)。 解析　(1)由機(jī)械能守恒定律得 mgh＝mv2，解得v＝。 (2)在水平滑道上小物塊A克服摩擦力所做的功為 W＝μmgd 由能量守恒定律得mv2＝Ep＋μmgd 以上各式聯(lián)立得Ep＝mgh－μmgd。 答案　(1)　(2)mgh－μmgd 能力提升 7.如圖4所示，一個(gè)粗細(xì)均勻的U形管內(nèi)裝有同種液體，液體質(zhì)量為m。在管口右端用蓋板A密閉，兩邊液面高度差為h，U形管內(nèi)液體的總長(zhǎng)度為4h，拿去蓋板，液體開始運(yùn)動(dòng)，由于管壁的阻力作用，最終管內(nèi)液體停止運(yùn)動(dòng)，則該過程中產(chǎn)生的內(nèi)能為(　　) 圖4 A.mgh B.mgh C.

25、mgh D.mgh 解析　去掉右側(cè)蓋板之后，液體向左側(cè)流動(dòng)，最終兩側(cè)液面相平，液體的重力勢(shì)能減少，減少的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能。如圖所示，最終狀態(tài)可等效為右側(cè)h的液柱移到左側(cè)管中，即增加的內(nèi)能等于該液柱減少的重力勢(shì)能，則Q＝mg·h＝mgh，故A正確。 答案　A 8. (多選)如圖5所示，固定的傾斜光滑桿上套有一個(gè)質(zhì)量為m的小球，小球與一輕質(zhì)彈簧一端相連，彈簧的另一端固定在地面上的A點(diǎn)，已知桿與水平面之間的夾角θ＜45°，當(dāng)小球位于B點(diǎn)時(shí)，彈簧與桿垂直，此時(shí)彈簧處于原長(zhǎng)?，F(xiàn)讓小球自C點(diǎn)由靜止釋放，在小球滑到桿底端的整個(gè)過程中，關(guān)于小球的動(dòng)能、重力勢(shì)能和彈簧的彈性勢(shì)能，下列說法正確的是(　

26、　) 圖5 A.小球的動(dòng)能與重力勢(shì)能之和保持不變 B.小球的動(dòng)能與重力勢(shì)能之和先增大后減小 C.小球的動(dòng)能與彈簧的彈性勢(shì)能之和保持不變 D.小球的機(jī)械能與彈簧的彈性勢(shì)能之和保持不變 解析　由題意知，小球、彈簧和地球組成的系統(tǒng)機(jī)械能守恒，D項(xiàng)正確；彈簧的形變量越大，彈性勢(shì)能越大，小球到B點(diǎn)時(shí)，彈簧為原長(zhǎng)，故小球由C滑到桿底端的過程中，彈簧的彈性勢(shì)能先減小后增大，因此小球的機(jī)械能先增大后減小，A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；整個(gè)過程中，小球的重力勢(shì)能不斷減小，故動(dòng)能與彈性勢(shì)能之和不斷增大，C項(xiàng)錯(cuò)誤。 答案　BD 9.水平傳送帶以速度v勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，一質(zhì)量為m的小木塊A由靜止輕放在傳送帶上，若小

27、木塊與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，并且傳送帶足夠長(zhǎng)，如圖6所示，在小木塊與傳送帶相對(duì)靜止時(shí)，轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的能量為(　　) 圖6 A.mv2 B.2mv2 C.mv2 D.mv2 解析　相對(duì)滑動(dòng)時(shí)小木塊的加速度a＝μg，從放上至相對(duì)靜止所用時(shí)間t＝＝。此過程中傳送帶對(duì)地的位移x1＝vt＝。木塊對(duì)地位移為x2＝t＝。木塊與傳送帶的相對(duì)位移為Δx＝，因而內(nèi)能E＝f· Δx＝μmg·＝mv2，故D正確。 答案　D 10.(多選)如圖7所示，質(zhì)量為m的物體(可視為質(zhì)點(diǎn))以某一速度從A點(diǎn)沖上傾角為30°的固定斜面，其運(yùn)動(dòng)的加速度大小為g，此物體在斜面上上升的最大高度為h，則在這個(gè)過程中

28、物體(　　) 圖7 A.重力勢(shì)能增加了mgh B.克服摩擦力做功mgh C.動(dòng)能損失了mgh D.機(jī)械能損失了mgh 解析　過程中重力勢(shì)能增加了mgh，故A錯(cuò)誤；加速度a＝g＝，摩擦力Ff＝mg，物體在斜面上能夠上升的最大高度為h，發(fā)生的位移為2h，則克服摩擦力做功，故B錯(cuò)誤；由動(dòng)能定理可知，動(dòng)能損失量為合力做的功的大小，所以ΔEk＝F合·2h＝mg·2h＝mgh，故C正確；機(jī)械能的損失量為Ff x＝mg·2h＝mgh，故D正確。 答案　CD 11.一質(zhì)量m＝0.6 kg的物體以v0＝20 m/s的初速度從傾角α＝30°的斜坡底端沿斜坡向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體向上滑到某一位置時(shí)，其

29、動(dòng)能減少了ΔEk＝18 J，機(jī)械能減少了ΔE＝3 J。不計(jì)空氣阻力，重力加速度g取10 m/s2，求： (1)物體向上運(yùn)動(dòng)時(shí)加速度的大??； (2)物體返回斜坡底端時(shí)的動(dòng)能。 解析　(1)設(shè)物體運(yùn)動(dòng)過程中所受的摩擦力為Ff，向上運(yùn)動(dòng)的加速度的大小為a， 由牛頓第二定律可知a＝設(shè)物體的動(dòng)能減少ΔEk時(shí)，在斜坡上運(yùn)動(dòng)的距離為s，由功能關(guān)系可知ΔEk＝(mgsin α＋Ff)s，ΔE＝Ff s 聯(lián)立上式，并代入數(shù)據(jù)可得a＝6 m/s2。 (2)設(shè)物體沿斜坡向上運(yùn)動(dòng)的最大距離為sm，由運(yùn)動(dòng)學(xué)規(guī)律可得sm＝ 設(shè)物體返回斜坡底端時(shí)的動(dòng)能為Ek，由動(dòng)能定理得 Ek＝(mgsin α－Ff)sm

30、 聯(lián)立以上各式，并代入數(shù)據(jù)可得Ek＝80 J。 答案　(1)6 m/s2　(2)80 J 12.如圖8所示，在光滑的水平面上，有一質(zhì)量為M的長(zhǎng)木塊以一定的初速度向右勻速運(yùn)動(dòng)，將質(zhì)量為m的小鐵塊無初速度地輕放到長(zhǎng)木塊右端，小鐵塊與長(zhǎng)木塊間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，當(dāng)小鐵塊在長(zhǎng)木塊上相對(duì)長(zhǎng)木塊滑動(dòng)L時(shí)與長(zhǎng)木塊保持相對(duì)靜止，此時(shí)長(zhǎng)木塊對(duì)地的位移為l，求這個(gè)過程中： 圖8 (1)系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量； (2)小鐵塊增加的動(dòng)能； (3)長(zhǎng)木塊減少的動(dòng)能； (4)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量。 解析　畫出這一過程兩物體位移示意圖，如圖所示。 (1)m、M間相對(duì)滑動(dòng)的位移為L(zhǎng)，根據(jù)能量守恒定律，有Q＝μmgL，即摩擦力對(duì)系統(tǒng)做的總功等于系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量。 (2)根據(jù)動(dòng)能定理有μmg(l－L)＝mv2－0，其中(l－L)為小鐵塊相對(duì)地面的位移，從上式可看出ΔEkm＝μmg(l－L)，說明摩擦力對(duì)小鐵塊做的正功等于小鐵塊動(dòng)能的增加量。 (3)摩擦力對(duì)長(zhǎng)木塊做負(fù)功，根據(jù)功能關(guān)系，得ΔEkM＝－μmgl，即長(zhǎng)木塊減少的動(dòng)能等于長(zhǎng)木塊克服摩擦力做的功μmgl。 (4)系統(tǒng)機(jī)械能的減少量等于系統(tǒng)克服摩擦力做的功 ΔE＝μmgL。 答案　(1)μmgL　(2)μmg(l－L)　(3)μmgl　(4)μmgL 15