（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第4節(jié) 功能關(guān)系 能量守恒定律學(xué)案（含解析）

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1、（新課改省份專用）2022年高考物理一輪復(fù)習(xí) 第五章 第4節(jié) 功能關(guān)系 能量守恒定律學(xué)案（含解析） 一、功能關(guān)系 1.功能關(guān)系 (1)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，即做了多少功就有多少能量發(fā)生了轉(zhuǎn)化。 (2)做功的過(guò)程一定伴隨著能量的轉(zhuǎn)化，而且能量的轉(zhuǎn)化必須通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)。 2．幾種常見(jiàn)的功能關(guān)系 幾種常見(jiàn)力做功 對(duì)應(yīng)的能量變化 數(shù)量關(guān)系式 重力 正功 重力勢(shì)能減少 WG＝－ΔEp 負(fù)功 重力勢(shì)能增加 彈簧等 的彈力 正功 彈性勢(shì)能減少 W彈＝－ΔEp 負(fù)功 彈性勢(shì)能增加 電場(chǎng)力 正功 電勢(shì)能減少 W電＝－ΔEp 負(fù)功 電勢(shì)能增加 合力 正功

2、 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 3．兩個(gè)特殊的功能關(guān)系 (1)滑動(dòng)摩擦力與兩物體間相對(duì)位移的乘積等于產(chǎn)生的內(nèi)能，即Ffx相對(duì)＝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＝E電。 二、能量守恒定律 1．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)移到另一個(gè)物體，而在轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)移的過(guò)程中，能量的總量保持不變。 2．表達(dá)式：ΔE減＝ΔE增。 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

3、能源。 [基礎(chǔ)自測(cè)] 一、判斷題 (1)力對(duì)物體做了多少功，物體就具有多少能。(×) (2)能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過(guò)程中，其總量會(huì)不斷減少。(×) (3)在物體的機(jī)械能減少的過(guò)程中，動(dòng)能有可能是增大的。(√) (4)既然能量在轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過(guò)程中是守恒的，故沒(méi)有必要節(jié)約能源。(×) (5)節(jié)約可利用能源的目的是為了減少污染排放。(×) (6)滑動(dòng)摩擦力做功時(shí)，一定會(huì)引起機(jī)械能的轉(zhuǎn)化。(√) (7)一個(gè)物體的能量增加，必定有別的物體的能量減少。(√) 二、選擇題 1．上端固定的一根細(xì)線下面懸掛一擺球，擺球在空氣中擺動(dòng)，擺動(dòng)的幅度越來(lái)越小。對(duì)此現(xiàn)象下列說(shuō)法正確的是(　　) A．?dāng)[

4、球機(jī)械能守恒 B．總能量守恒，擺球的機(jī)械能正在減少，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能 C．能量正在消失 D．只有動(dòng)能和重力勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化 解析：選B　由于空氣阻力的作用，擺球的機(jī)械能減少，機(jī)械能不守恒，減少的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，內(nèi)能增加，能量總和不變，B正確。 2．(2016·四川高考)韓曉鵬是我國(guó)首位在冬奧會(huì)雪上項(xiàng)目奪冠的運(yùn)動(dòng)員。他在一次自由式滑雪空中技巧比賽中沿“助滑區(qū)”保持同一姿態(tài)下滑了一段距離，重力對(duì)他做功1 900 J，他克服阻力做功100 J。韓曉鵬在此過(guò)程中(　　) A．動(dòng)能增加了1 900 J B．動(dòng)能增加了2 000 J C．重力勢(shì)能減小了1 900 J D．重力勢(shì)能減

5、小了2 000 J 解析：選C　根據(jù)動(dòng)能定理得韓曉鵬動(dòng)能的變化ΔE＝WG＋Wf＝1 900 J－100 J＝1 800 J＞0，故其動(dòng)能增加了1 800 J，選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤；根據(jù)重力做功與重力勢(shì)能變化的關(guān)系WG＝－ΔEp，所以ΔEp＝－WG＝－1 900 J＜0，故韓曉鵬的重力勢(shì)能減小了1 900 J，選項(xiàng)C正確，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 3．[魯科版必修2 P44 T5改編] 質(zhì)量為m的物體以初速度v0沿水平面向左開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，起始點(diǎn)A與一輕彈簧O端相距s，如圖所示。已知物體與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體與彈簧相碰后，彈簧的最大壓縮量為x。則從開(kāi)始碰撞到彈簧被壓縮至最短，物體克服彈簧彈力所做的功為(

6、　　) A.mv02－μmg(s＋x)　　　　 B.mv02－μmgx C．μmgs D．μmg(s＋x) 解析：選A　由能量守恒定律可知，物體的初動(dòng)能mv02一部分用于克服彈簧彈力做功，另一部分用于克服摩擦力做功，故物體克服彈簧彈力所做的功為mv02－μmg(s＋x)，故選項(xiàng)A正確。 高考對(duì)本節(jié)內(nèi)容的考查，主要集中在功和能的對(duì)應(yīng)關(guān)系，特別是合力做功、重力做功、彈力做功與其所對(duì)應(yīng)的能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，以及對(duì)能量守恒定律的理解并能應(yīng)用該規(guī)律解決實(shí)際問(wèn)題，考查的形式有選擇題，也有計(jì)算題，難度中等。 考點(diǎn)一　功能關(guān)系的理解和應(yīng)用[基礎(chǔ)自修類] [題點(diǎn)全練] 1．[功與機(jī)械能變化的

7、關(guān)系] 一個(gè)系統(tǒng)的機(jī)械能增大，究其原因，下列推測(cè)正確的是(　　) A．可能是重力對(duì)系統(tǒng)做了功 B．一定是合外力對(duì)系統(tǒng)做了功 C．一定是系統(tǒng)克服合外力做了功 D．可能是摩擦力對(duì)系統(tǒng)做了功 解析：選D　只有重力做功，系統(tǒng)的機(jī)械能守恒，A錯(cuò)誤；除重力、彈力之外的力做正功時(shí)，系統(tǒng)機(jī)械能增加，做負(fù)功則減少，故B、C錯(cuò)誤；如果摩擦力對(duì)系統(tǒng)做正功，則系統(tǒng)機(jī)械能增加，故D正確。 2．[彈簧彈力、摩擦力做功時(shí)的功能關(guān)系] 輕質(zhì)彈簧右端固定在墻上，左端與一質(zhì)量m＝0.5 kg的物塊相連，如圖甲所示。彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)，物塊靜止且與水平面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.2。以物塊所在處為原點(diǎn)，水平向右為正方向建

8、立x軸。現(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F，F(xiàn)隨x軸坐標(biāo)變化的情況如圖乙所示。物塊運(yùn)動(dòng)至x＝0.4 m 處時(shí)速度為零。則此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為(g取10 m/s2)(　　) A．3.1 J　　　　　　　　　 B．3.5 J C．1.8 J D．2.0 J 解析：選A　物塊與水平面間的摩擦力為Ff＝μmg＝1 N?，F(xiàn)對(duì)物塊施加水平向右的外力F，由F x圖像面積表示功，結(jié)合題圖可知物塊運(yùn)動(dòng)至x＝0.4 m處時(shí)，F(xiàn)做功W＝3.5 J，克服摩擦力做功Wf＝Ffx＝0.4 J。由功能關(guān)系可知，W－Wf＝Ep，此時(shí)彈簧的彈性勢(shì)能為Ep＝3.1 J，選項(xiàng)A正確。 3．[重力、摩擦力做功時(shí)的功能關(guān)系

9、] (多選)如圖所示，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，其減速運(yùn)動(dòng)的加速度大小為g。此物體在斜面上能夠上升的最大高度為h。則在這個(gè)過(guò)程中物體(　　) A．重力勢(shì)能增加了mgh B．機(jī)械能損失了mgh C．動(dòng)能損失了mgh D．克服摩擦力做功mgh 解析：選AB　加速度大小a＝g＝，解得摩擦力Ff＝mg，物體在斜面上能夠上升的最大高度為h，所以重力勢(shì)能增加了mgh，故A項(xiàng)正確；機(jī)械能損失了Ffx＝mg·2h＝mgh，故B項(xiàng)正確；動(dòng)能損失量為克服合外力做功的大小ΔEk＝F合外力·x＝mg·2h＝mgh，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；克服摩擦力做功mgh，故D項(xiàng)錯(cuò)

10、誤。 [名師微點(diǎn)] 1．對(duì)功能關(guān)系的理解 (1)做功的過(guò)程就是能量轉(zhuǎn)化的過(guò)程。不同形式的能量發(fā)生相互轉(zhuǎn)化是通過(guò)做功來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 (2)功是能量轉(zhuǎn)化的量度，功和能的關(guān)系，一是體現(xiàn)在不同的力做功，對(duì)應(yīng)不同形式的能轉(zhuǎn)化，具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，二是做功的多少與能量轉(zhuǎn)化的多少在數(shù)值上相等。 2．功能關(guān)系的應(yīng)用 (1)物體動(dòng)能增加與減少要看合外力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功。 (2)勢(shì)能的增加與減少要看對(duì)應(yīng)的作用力(如重力、彈簧彈力、電場(chǎng)力等)做負(fù)功還是做正功。 (3)機(jī)械能增加與減少要看重力之外的力對(duì)物體做正功還是做負(fù)功。 考點(diǎn)二　摩擦力做功與能量的關(guān)系[師生共研類] 1．兩種摩擦力做功

11、的比較 靜摩擦力做功 滑動(dòng)摩擦力做功 互為作用力和反作用力的一對(duì)靜摩擦力所做功的代數(shù)和為零，即要么一正一負(fù)，要么都不做功 互為作用力和反作用力的一對(duì)滑動(dòng)摩擦力所做功的代數(shù)和為負(fù)值，即至少有一個(gè)力做負(fù)功 兩種摩擦力都可以對(duì)物體做正功或者負(fù)功，還可以不做功 2．三步求解相對(duì)滑動(dòng)物體的能量問(wèn)題 [典例]　如圖所示，一質(zhì)量為m＝1.5 kg的滑塊從傾角為θ＝37°的斜面上自靜止開(kāi)始下滑，滑行距離s＝10 m后進(jìn)入半徑為R＝9 m的光滑圓弧AB，其圓心角為θ，然后水平滑上與平臺(tái)等高的小車。已知小車質(zhì)量為M＝3.5 kg，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

12、足夠長(zhǎng)，取g＝10 m/s2，sin 37°＝0.6，cos 37°＝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(duì)滑塊支持力的大??； (3)當(dāng)小車開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊在車上滑行的距離s1。 [解析]　(1)設(shè)滑塊在斜面上滑行的加速度為a，由牛頓第二定律，有 mgsin θ－μmgcos θ＝ma，又s＝at12 聯(lián)立以上兩式，代入數(shù)據(jù)解得a＝3.2 m/s2，t1＝2.5 s。 (2)滑塊在圓弧AB上運(yùn)動(dòng)過(guò)程，由機(jī)械能守恒定律，有 mvA2＋mgR(1－cos θ)＝mvB2，其中vA＝at1 由牛頓第二定律，有FB－mg＝m 聯(lián)立

13、以上各式，代入數(shù)據(jù)解得軌道對(duì)滑塊的支持力 FB≈31.7 N。 (3)滑塊在小車上滑行時(shí)的加速度大小：a1＝μg＝3.5 m/s2 小車的加速度大?。篴2＝＝1.5 m/s2 小車與滑塊達(dá)到共同速度時(shí)小車開(kāi)始勻速運(yùn)動(dòng)，滿足vB－a1t2＝a2t2 由(2)可知滑塊剛滑上小車的速度vB＝10 m/s，代入上式得t2＝2 s，所以最終同速時(shí)的速度v＝vB－a1t2＝3 m/s 由功能關(guān)系可得：μmg·s1＝mvB2－(m＋M)v2 解得：s1＝10 m。 [答案]　(1)2.5 s　(2)31.7 N　(3)10 m [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？

14、 (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(zhǎng)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(zhǎng)度應(yīng)滿足什么條件？ 提示：(1)滑塊在斜面上下滑時(shí)產(chǎn)生的摩擦熱Q1＝μmgcos θ·s＝42 J。 (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Q2＝μmg·s1＝mvB2－(m＋M)v2＝52.5 J。 (3)小車足夠長(zhǎng)，說(shuō)明滑塊最終沒(méi)有從小車右端滑出，地面光滑時(shí)，滑塊與小車最終以相同的速度勻速前進(jìn)。 (4)要使滑塊能從小車的右端滑出去，小車的長(zhǎng)度l應(yīng)滿足：l

15、解摩擦力做功與能量轉(zhuǎn)化的關(guān)系，理解Q＝Ffx相對(duì)的含義及應(yīng)用。 (1)無(wú)論是計(jì)算滑動(dòng)摩擦力做功，還是計(jì)算靜摩擦力做功，都應(yīng)代入物體相對(duì)于地面的位移。 (2)摩擦生熱Q＝Ffl相對(duì)中，若物體在接觸面上做往復(fù)運(yùn)動(dòng)，則l相對(duì)為總的相對(duì)路程。 [題點(diǎn)全練] 1．[摩擦力做功與動(dòng)能、機(jī)械能變化的關(guān)系] (多選)如圖，質(zhì)量為M、長(zhǎng)度為L(zhǎng)的小車靜止在光滑水平面上，質(zhì)量為m的小物塊(可視為質(zhì)點(diǎn))放在小車的最左端。現(xiàn)用一水平恒力F作用在小物塊上，使小物塊從靜止開(kāi)始做勻加速直線運(yùn)動(dòng)。小物塊和小車之間的摩擦力為Ff，小物塊滑到小車的最右端時(shí)，小車運(yùn)動(dòng)的距離為x。此過(guò)程中，下列結(jié)論正確的是(　　) A

16、．小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)具有的動(dòng)能為(F－Ff)(L＋x) B．小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)，小車具有的動(dòng)能為Ffx C．小物塊克服摩擦力所做的功為Ff(L＋x) D．小物塊和小車增加的機(jī)械能為Fx 解析：選ABC　由動(dòng)能定理可得小物塊到達(dá)小車最右端時(shí)的動(dòng)能Ek物＝W合＝(F－Ff)(L＋x)，A正確；小車的動(dòng)能Ek車＝Ffx，B正確；小物塊克服摩擦力所做的功Wf＝Ff(L＋x)，C正確；小物塊和小車增加的機(jī)械能為F(L＋x)－FfL，D錯(cuò)誤。 2．[摩擦力做功與v-t圖像的綜合] 如圖甲所示，長(zhǎng)木板A放在光滑的水平面上，質(zhì)量為m＝2 kg的另一物體B(可看成質(zhì)點(diǎn))以水平速度v0＝2 m

17、/s滑上原來(lái)靜止的長(zhǎng)木板A的上表面。由于A、B間存在摩擦，之后A、B速度隨時(shí)間變化情況如圖乙所示。下列說(shuō)法正確的是(g取10 m/s2)(　　) A．木板A獲得的動(dòng)能為2 J B．系統(tǒng)損失的機(jī)械能為4 J C．木板A的最小長(zhǎng)度為2 m D．A、B間的動(dòng)摩擦因數(shù)為0.1 解析：選D　由題給圖像可知，A、B的加速度大小都為1 m/s2，根據(jù)牛頓第二定律知二者質(zhì)量相等，木板獲得的動(dòng)能為1 J，選項(xiàng)A錯(cuò)誤；系統(tǒng)損失的機(jī)械能ΔE＝mv02－·2m·v2＝2 J，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；由v -t圖像可求出二者相對(duì)位移為1 m，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；分析B的受力，根據(jù)牛頓第二定律，可求出μ＝0.1，選項(xiàng)D正確。

18、 3．[傳送帶問(wèn)題中摩擦力做功與摩擦熱的問(wèn)題] 如圖所示，質(zhì)量為m的物體在水平傳送帶上由靜止釋放，傳送帶由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，始終保持以圖示速度v勻速運(yùn)動(dòng)。物體與傳送帶間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，物體運(yùn)動(dòng)一段距離能保持與傳送帶相對(duì)靜止。對(duì)于物體從靜止釋放到相對(duì)傳送帶靜止這一過(guò)程，下列說(shuō)法正確的是(　　) A．電動(dòng)機(jī)多做的功為mv2 B．摩擦力對(duì)物體做的功為mv2 C．傳送帶克服摩擦力做的功為mv2 D．物體與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量為mv2 解析：選D　電動(dòng)機(jī)多做的功轉(zhuǎn)化成了物體的動(dòng)能和內(nèi)能，物體從靜止釋放到相對(duì)傳送帶靜止過(guò)程中獲得的動(dòng)能為mv2，所以電動(dòng)機(jī)多做的功一定大于mv2，所以A錯(cuò)誤；物體從

19、靜止釋放到相對(duì)傳送帶靜止過(guò)程中只有摩擦力對(duì)物體做功，由動(dòng)能定理可知，摩擦力對(duì)物體做的功等于物體動(dòng)能的變化，即為mv2，所以B錯(cuò)誤；物體做勻加速直線運(yùn)動(dòng)的末速度為v，故此過(guò)程中物體的平均速度為，傳送帶的速度為v，則此過(guò)程傳送帶的位移為物體位移的2倍，因?yàn)槟Σ亮?duì)物體做功為mv2，故傳送帶克服摩擦力做的功為mv2，故C錯(cuò)誤；傳送帶克服摩擦力做的功為mv2，物體獲得的動(dòng)能為mv2，根據(jù)能量守恒定律知，物體與傳送帶因摩擦產(chǎn)生的熱量為mv2，故D正確。 考點(diǎn)三　能量守恒定律的應(yīng)用[基礎(chǔ)自修類] [題點(diǎn)全練] 1．[能量守恒定律的應(yīng)用] 如圖，一長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕桿一端固定在光滑鉸鏈上，另一端固定一質(zhì)量為

20、m的小球。一水平向右的拉力作用于桿的中點(diǎn)，使桿以角速度ω勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)桿與水平方向夾角為60°時(shí)，拉力的功率為(　　) A．mgLω　　　　　　　 B.mgLω C.mgLω D.mgLω 解析：選C　由能的轉(zhuǎn)化與守恒可知：拉力的功率等于克服重力的功率，PF＝PG＝mgvy＝mgvcos 60°＝mgωL，故選C。 2．[能量守恒定律、功能關(guān)系的應(yīng)用] (多選)如圖所示，輕質(zhì)彈簧上端固定，下端系一物體。物體在A處時(shí)，彈簧處于原長(zhǎng)狀態(tài)?，F(xiàn)用手托住物體使它從A處緩慢下降，到達(dá)B處時(shí)，手和物體自然分開(kāi)。此過(guò)程中，物體克服手的支持力所做的功為W。不考慮空氣阻力。關(guān)于此過(guò)程，下列說(shuō)法正確的有

21、(　　) A．物體重力勢(shì)能減小量一定大于W B．彈簧彈性勢(shì)能增加量一定小于W C．物體與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能增加量為W D．若將物體從A處由靜止釋放，則物體到達(dá)B處時(shí)的動(dòng)能為W 解析：選AD　根據(jù)能量守恒定律可知，在此過(guò)程中減少的重力勢(shì)能mgh＝ΔEp＋W，所以物體重力勢(shì)能減小量一定大于W，不能確定彈簧彈性勢(shì)能增加量與W的大小關(guān)系，故A正確，B錯(cuò)誤；支持力對(duì)物體做負(fù)功，所以物體與彈簧組成的系統(tǒng)機(jī)械能減少W，所以C錯(cuò)誤；若將物體從A處由靜止釋放，從A到B的過(guò)程，根據(jù)動(dòng)能定理：Ek＝mgh－ΔEp＝W，所以D正確。 3．[功能原理的應(yīng)用] (2017·全國(guó)卷Ⅰ)一質(zhì)量為8.00×10

22、4 kg的太空飛船從其飛行軌道返回地面。飛船在離地面高度1.60×105 m處以7.50×103 m/s的速度進(jìn)入大氣層，逐漸減慢至速度為100 m/s 時(shí)下落到地面。取地面為重力勢(shì)能零點(diǎn)，在飛船下落過(guò)程中，重力加速度可視為常量，大小取為9.8 m/s2。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字) (1)分別求出該飛船著地前瞬間的機(jī)械能和它進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能； (2)求飛船從離地面高度600 m處至著地前瞬間的過(guò)程中克服阻力所做的功，已知飛船在該處的速度大小是其進(jìn)入大氣層時(shí)速度大小的2.0%。 解析：(1)飛船著地前瞬間的機(jī)械能為 Ek0＝mv02 ① 式中，m和v0分別是飛船的質(zhì)量和著地前瞬間的速

23、率。由①式和題給數(shù)據(jù)得 Ek0＝4.0×108 J ② 設(shè)地面附近的重力加速度大小為g。飛船進(jìn)入大氣層時(shí)的機(jī)械能為 Eh＝mvh2＋mgh ③ 式中，vh是飛船在高度1.60×105 m處的速度大小。 由③式和題給數(shù)據(jù)得 Eh＝2.4×1012 J。 ④ (2)飛船在高度h′＝600 m處的機(jī)械能為 Eh′＝m2＋mgh′ ⑤ 由功能關(guān)系得 W＝Eh′－Ek0 ⑥ 式中，W是飛船從高度600 m處至著地前瞬間的過(guò)程中克服阻力所做的功。 由②⑤⑥式和題給數(shù)據(jù)得 W＝9.7×108 J。 答案：(1)4.0×108 J　2.4×1012 J　(2)9.7×108 J

24、[名師微點(diǎn)] 1．對(duì)能量守恒定律的兩點(diǎn)理解 (1)某種形式的能量減少，一定存在其他形式的能量增加，且減少量和增加量一定相等。 (2)某個(gè)物體的能量減少，一定存在其他物體的能量增加，且減少量和增加量一定相等。 2．能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題的解題思路 (1)當(dāng)涉及摩擦力做功，機(jī)械能不守恒時(shí)，一般應(yīng)用能的轉(zhuǎn)化和守恒定律。 (2)解題時(shí)，首先確定初、末狀態(tài)，然后分析狀態(tài)變化過(guò)程中哪種形式的能量減少，哪種形式的能量增加，求出減少的能量總和ΔE減與增加的能量總和ΔE增，最后由ΔE減＝ΔE增列式求解。 “STS問(wèn)題”巧遷移——與生產(chǎn)、生活相聯(lián)系的能量守恒問(wèn)題 (一)列車車廂間的摩擦緩沖裝置

25、 1．如圖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(guò)程中(　　) 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：選B　列車車廂之間的摩擦緩沖裝置在車廂相互撞擊過(guò)程中有摩擦力，彈簧彈力做功有動(dòng)能、彈性勢(shì)能的相互轉(zhuǎn)化，也有摩擦熱的產(chǎn)生，能量轉(zhuǎn)移或轉(zhuǎn)化過(guò)程中滿足能量守恒定律。在車廂相互撞擊使彈簧壓縮過(guò)程中，由于要克服摩擦力做功，且緩沖器所受合外力做功不為零，因此機(jī)械能不守恒，A項(xiàng)錯(cuò)誤；克服摩擦力做功消耗機(jī)械能，B項(xiàng)正確；撞擊以后墊

26、板和車廂有相同的速度，因此動(dòng)能并不為零，C項(xiàng)錯(cuò)誤；壓縮彈簧過(guò)程彈簧的彈性勢(shì)能增加，并沒(méi)有減小，D項(xiàng)錯(cuò)誤。 (二)兒童樂(lè)園中的蹦床運(yùn)動(dòng) 2．在兒童樂(lè)園的蹦床項(xiàng)目中，小孩在兩根彈性繩和蹦床的協(xié)助下實(shí)現(xiàn)上下彈跳。如圖所示，某次蹦床活動(dòng)中小孩靜止時(shí)處于O點(diǎn)，當(dāng)其彈跳到最高點(diǎn)A后下落可將蹦床壓到最低點(diǎn)B。小孩可看成質(zhì)點(diǎn)，不計(jì)空氣阻力。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．從A運(yùn)動(dòng)到O，小孩重力勢(shì)能減少量大于動(dòng)能增加量 B．從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能減少量等于蹦床彈性勢(shì)能增加量 C．從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能減少量小于蹦床彈性勢(shì)能增加量 D．若從B返回到A，小孩機(jī)械能增加量等于蹦床彈性勢(shì)能減少量 解析：

27、選A　從A運(yùn)動(dòng)到O，小孩重力勢(shì)能減少量等于動(dòng)能增加量與彈性繩的彈性勢(shì)能的增加量之和，選項(xiàng)A正確；從O運(yùn)動(dòng)到B，小孩動(dòng)能和重力勢(shì)能的減少量等于彈性繩和蹦床的彈性勢(shì)能的增加量，選項(xiàng)B錯(cuò)誤；從A運(yùn)動(dòng)到B，小孩機(jī)械能減少量大于蹦床彈性勢(shì)能增加量，選項(xiàng)C錯(cuò)誤；若從B返回到A，小孩機(jī)械能增加量等于蹦床和彈性繩彈性勢(shì)能減少量之和，選項(xiàng)D錯(cuò)誤。 (三)帶有儲(chǔ)能裝置的汽車 3．(多選)某汽車研發(fā)機(jī)構(gòu)在汽車的車輪上安裝了小型發(fā)電機(jī)，將減速時(shí)的部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化并儲(chǔ)存在蓄電池中，以達(dá)到節(jié)能的目的。某次測(cè)試中，汽車以額定功率行駛一段距離后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)，測(cè)出了汽車動(dòng)能Ek與位移x的關(guān)系圖像如圖所示，其中①是關(guān)閉儲(chǔ)能裝置時(shí)的

28、關(guān)系圖線，②是開(kāi)啟儲(chǔ)能裝置時(shí)的關(guān)系圖線。已知汽車的質(zhì)量為1 000 kg，設(shè)汽車運(yùn)動(dòng)過(guò)程中所受地面阻力恒定，空氣阻力不計(jì)。根據(jù)圖像所給的信息可求出(　　) A．汽車行駛過(guò)程中所受地面的阻力為1 000 N B．汽車的額定功率為80 kW C．汽車加速運(yùn)動(dòng)的時(shí)間為22.5 s D．汽車開(kāi)啟儲(chǔ)能裝置后向蓄電池提供的電能為5×105 J 解析：選BD　由圖線①求所受阻力，由ΔEkm＝FfΔx，得Ff＝ N＝2 000 N，A錯(cuò)誤；由Ekm＝mvm2可得，vm＝40 m/s，所以P＝Ffvm＝80 kW，B正確；加速階段，Pt－Ffx＝ΔEk，得t＝16.25 s，C錯(cuò)誤；根據(jù)能量守恒

29、定律，并由圖線②可得，ΔE＝Ekm－Ffx′＝8×105 J－2×103×150 J＝5×105 J，D正確。 (四)工地上運(yùn)送建筑材料的傳送帶 4．(多選)如圖所示為某建筑工地所用的水平放置的運(yùn)輸帶，在電動(dòng)機(jī)的帶動(dòng)下運(yùn)輸帶始終以恒定的速度v0＝1 m/s順時(shí)針傳動(dòng)。建筑工人將質(zhì)量為m＝2 kg的建筑材料靜止地放到運(yùn)輸帶的最左端，同時(shí)建筑工人以v0＝1 m/s的速度向右勻速運(yùn)動(dòng)。已知建筑材料與運(yùn)輸帶之間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ＝0.1，運(yùn)輸帶的長(zhǎng)度為L(zhǎng)＝2 m，重力加速度大小為g＝10 m/s2。下列說(shuō)法正確的是(　　) A．建筑工人比建筑材料早到右端0.5 s B．建筑材料在運(yùn)輸帶上一直

30、做勻加速直線運(yùn)動(dòng) C．因運(yùn)輸建筑材料電動(dòng)機(jī)多消耗的能量為1 J D．運(yùn)輸帶對(duì)建筑材料做的功為1 J 解析：選AD　建筑工人勻速運(yùn)動(dòng)到右端，所需時(shí)間t1＝＝2 s，假設(shè)建筑材料先加速再勻速運(yùn)動(dòng)，加速時(shí)的加速度大小為a＝μg＝1 m/s2，加速的時(shí)間為t2＝＝1 s，加速運(yùn)動(dòng)的位移為x1＝t2＝0.5 m