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物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 第四单元第四单元 功能关系功能关系 能量守恒定律能量守恒定律 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 功和能的关系功和能的关系 做功的过程就是做功的过程就是 的过程的过程 做了多少功做了多少功 就有多少能量发生了就有多少能量发生了 功是能量转化的功是能量转化的 能量转化能量转化 转化转化 量度量度 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 2 功能关系的几种表达形式功能关系的几种表达形式 1 合外力对物体所做的功等于物体合外力对物体所做的功等于物体 的增量的增量 即即 即动能定理即动能定理 2 重力做正功重力做正功 重力势能重力势能 重力做 重力做 重力重力 势能增加势能增加 由于由于 增量增量 是末态量减去始态量是末态量减去始态量 所以重力所以重力 的功等于重力势能增量的负值的功等于重力势能增量的负值 即即WG Ep 3 弹簧的弹力做的功等于弹性势能增量的负值弹簧的弹力做的功等于弹性势能增量的负值 即即W 弹弹 E弹 弹 4 重力和弹簧弹力之外的力对物体所做的功等于物体重力和弹簧弹力之外的力对物体所做的功等于物体 的增量的增量 即即W其他 其他 E机 机2 E机 机1 E机 机 动能动能 W合 合 Ek Ek2 Ek1 减小减小 负功负功 Ep1 Ep2 Ep1 Ep2 机械能机械能 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 能量既不会能量既不会 也不会创生也不会创生 它只会从一种它只会从一种 形式形式 为其他形式为其他形式 或者从一个物体或者从一个物体 到到 另一个物体另一个物体 而在转化和转移的过程中而在转化和转移的过程中 能量的总量保持能量的总量保持 不变不变 消失消失 转化转化 转移转移 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 功和能是两个密切联系的物理量功和能是两个密切联系的物理量 做功过程就是能量做功过程就是能量 转化的过程转化的过程 做功的多少等于能量转化的多少做功的多少等于能量转化的多少 做功的正做功的正 负表示能量转化的方向负表示能量转化的方向 下面具体分析几种重要的功能关下面具体分析几种重要的功能关 系系 1 重力做的功等于重力势能增量的负值 重力做的功等于重力势能增量的负值 WG Ep 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 2 弹力做的功等于弹性势能增量的负值 弹力做的功等于弹性势能增量的负值 W弹 弹 Ep弹 弹 3 合外力做的功等于物体动能的增量 合外力做的功等于物体动能的增量 W合 合 Ek 4 除系统内的重力和弹力以外除系统内的重力和弹力以外 其他外力及内力做其他外力及内力做 的总功等于系统机械能的增量的总功等于系统机械能的增量 WF E末 末 E初 初 E 5 滑动摩擦力对系统做功的绝对值等于系统内能的滑动摩擦力对系统做功的绝对值等于系统内能的 增量增量 即摩擦生热即摩擦生热 或说成系统克服摩擦力做的功等于系或说成系统克服摩擦力做的功等于系 统内能的增量统内能的增量 Ffd相 相 E内 内 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 增量就是变化量增量就是变化量 为末态量减初态量为末态量减初态量 实际上不一定是增加的实际上不一定是增加的 也可能是减少的也可能是减少的 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 静摩擦力做功的特点静摩擦力做功的特点 1 静摩擦力可以做正功静摩擦力可以做正功 可以做负功可以做负功 还可能不做还可能不做 功功 2 存在相互摩擦的系统内存在相互摩擦的系统内 一对静摩擦力所做的总功一对静摩擦力所做的总功 为零为零 3 在静摩擦力做功的过程中在静摩擦力做功的过程中 有机械能的转移有机械能的转移 而没而没 有机械能转化为内能有机械能转化为内能 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 2 滑动摩擦力做功的特点滑动摩擦力做功的特点 1 滑动摩擦力可以对物体做正功滑动摩擦力可以对物体做正功 也可以做负功也可以做负功 还还 可以不做功可以不做功 2 相互间存在滑动摩擦力的系统内相互间存在滑动摩擦力的系统内 一对滑动摩擦力一对滑动摩擦力 做功将产生两种可能效果做功将产生两种可能效果 机械能全部转化为内能 机械能全部转化为内能 有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移 另外部分转化另外部分转化 为内能为内能 3 摩擦生热的计算 摩擦生热的计算 Q Ffd相 相 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 例例1 如图如图1所示所示 卷扬机的绳索通过定滑轮用力卷扬机的绳索通过定滑轮用力 F拉位于粗糙斜面上的木箱拉位于粗糙斜面上的木箱 使之沿斜面加速向上移使之沿斜面加速向上移 动动 在移动过程中在移动过程中 下列说法正确的是下列说法正确的是 图图1 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 A F对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服对木箱做的功等于木箱增加的动能与木箱克服 摩擦力所做的功之和摩擦力所做的功之和 B F对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力对木箱做的功等于木箱克服摩擦力和克服重力 所做的功之和所做的功之和 C 木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能木箱克服重力做的功等于木箱增加的重力势能 D F对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克对木箱做的功等于木箱增加的机械能与木箱克 服摩擦力做的功之和服摩擦力做的功之和 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 木箱加速上移的过程中 拉力木箱加速上移的过程中 拉力 F 做正功 做正功 重力和摩擦力做负功 支持力不做功 由动能定理得 重力和摩擦力做负功 支持力不做功 由动能定理得 WF WG Wf 1 2mv 2 0 即即 WF WG Wf 1 2mv 2 A B 错误 错误 D 正确 又因木箱克服重力做功正确 又因木箱克服重力做功 WG 等于木箱重力势能的增加 故等于木箱重力势能的增加 故 C 正确 正确 答案 答案 CD 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 高分通道高分通道 1 解答本题时易错选解答本题时易错选B 原因是没有分析清木箱加速上原因是没有分析清木箱加速上 升时升时 通过拉力通过拉力F做的功做的功 还有一部分转化为木箱的动还有一部分转化为木箱的动 能能 2 应用功能关系解题时应用功能关系解题时 要弄清楚有哪些力在做功要弄清楚有哪些力在做功 这些力做功等于哪种形式能量的变化这些力做功等于哪种形式能量的变化 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 变式变式 1 质量为质量为 m 的物体 由静止开始下落 由于的物体 由静止开始下落 由于 空气阻力 下落的加速度为空气阻力 下落的加速度为4 5g 在物体下落 在物体下落 h 的过程中 的过程中 下列说法正确的是下列说法正确的是 A 物体动能增加了 物体动能增加了4 5mgh B 物体的机械能减少 物体的机械能减少了了4 5mgh C 物体克服阻力所做的功为 物体克服阻力所做的功为1 5mgh D 物体的重力势能减少了 物体的重力势能减少了 mgh 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 物体下落的加速度为物体下落的加速度为4 5g 说明物体下落过程 说明物体下落过程 中受到的阻力大小为中受到的阻力大小为 Ff 1 5mg 由动能定理 由动能定理 Ek mgh 1 5mgh 4 5mgh 其中阻力做功为 其中阻力做功为 1 5mgh 即机械能减 即机械能减 少量 又重力做功总与重力势能变化相对应 故选项少量 又重力做功总与重力势能变化相对应 故选项 A C D 正确 正确 答案 答案 ACD 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 例例2 如图如图2所示所示 木块木块A放在木块放在木块B的左端的左端 用用 恒力恒力F将将A拉至拉至B的右端的右端 第一次将第一次将B固定在地面上固定在地面上 F做做 功为功为W1 生热为生热为Q1 第二次让 第二次让B可以在光滑地面上自由滑可以在光滑地面上自由滑 动动 仍将仍将A拉到拉到B右端右端 这次这次F做功为做功为W2 生热为生热为Q2 则 则 应有应有 A W1 W2 Q1 Q2 B W1 W2 Q1 Q2 C W1 W2 Q1 Q2 D W1 W2 Q1 Q2 图图2 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 两种情况下两种情况下A的位移不同的位移不同 故力故力F做功不同做功不同 但相对位移相同但相对位移相同 所以产生的热量相同所以产生的热量相同 拉力拉力F做的功直接由公式做的功直接由公式W Flcos 求得求得 其中其中l是木是木 块块A相对地面的位移相对地面的位移 所以所以W1a1 g sin cos 故故C 正确正确 答案 答案 BC 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 高分通道高分通道 对能量转化过程及转化途径不清晰对能量转化过程及转化途径不清晰 本题考查了功能本题考查了功能 关系关系 牛顿第二定律牛顿第二定律 旨在考查学生推理能力和分析综合旨在考查学生推理能力和分析综合 能力能力 中等难度中等难度 弄明白木箱下滑过程中弹簧获得的弹性弄明白木箱下滑过程中弹簧获得的弹性 势能最大值与上滑过程中弹簧释放的弹性势能相等是解答势能最大值与上滑过程中弹簧释放的弹性势能相等是解答 本题的关键本题的关键 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 变式变式3 风力发电是一种环保的电能获取方式风力发电是一种环保的电能获取方式 图图5 为某风力发电站外观图为某风力发电站外观图 设计每台风力发电机的功率为设计每台风力发电机的功率为40 kW 实验测得风的动能转化为电能的效率约为实验测得风的动能转化为电能的效率约为20 空气空气 的密度是的密度是1 29 kg m3 当地水平风速约为当地水平风速约为10 m s 问风力发问风力发 电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求电机的叶片长度约为多少才能满足设计要求 图图5 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 只有通过以叶片长度为半径的圆的风才能只有通过以叶片长度为半径的圆的风才能 被有效利用 那么在被有效利用 那么在 t 时间内被有效利用的空气的质量时间内被有效利用的空气的质量 m V l2vt 其中 其中 l 为叶片长度 风的动能为叶片长度 风的动能 Ek 1 2mv 2 那么 每台发电机的功率就可以表示为 那么 每台发电机的功率就可以表示为 P Ek t 1 2 l 2v3 由 由 得 得 l 10 m 答案 答案 10 m 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 1 一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平一颗子弹以某一水平速度击中了静止在光滑水平 面上的木块面上的木块 并从中穿出并从中穿出 对于这一过程对于这一过程 下列说法正确下列说法正确 的是的是 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 A 子弹减少的机械能等于木块增加的机械能子弹减少的机械能等于木块增加的机械能 B 子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统子弹和木块组成的系统机械能的损失量等于系统 内能的增加量内能的增加量 C 子弹减少的机械能等于木块增加的动能和内能之子弹减少的机械能等于木块增加的动能和内能之 和和 D 子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木子弹减少的动能等于木块增加的动能与子弹和木 块系统增加的内能之和块系统增加的内能之和 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 由于子弹穿过木块的过程中与木块有相对位移由于子弹穿过木块的过程中与木块有相对位移 所以子弹减少的动能转化为木块的动能和子弹与木块系统所以子弹减少的动能转化为木块的动能和子弹与木块系统 增加的内能增加的内能 选项选项A C错错 B D正确正确 答案 答案 BD 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 2 2010 年莆田调研年莆田调研 质量为质量为 m 的物体 在距地面的物体 在距地面 为为 h 的高处 以的高处 以g 3的加速度由静止竖直下落到地面 下 的加速度由静止竖直下落到地面 下 列说法中正确的是列说法中正确的是 A 物体的重力势能减少 物体的重力势能减少mgh 3 B 物体的机械能减少 物体的机械能减少2mgh 3 C 物体的动能增加 物体的动能增加mgh 3 D 重力做功 重力做功 mgh 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 物体在物体在 h 高处时 重力势能为高处时 重力势能为 mgh 落到地面时 落到地面时 重力势能为零 这一过程中 重力做功重力势能为零 这一过程中 重力做功 mgh 重力势能减少 重力势能减少 mgh 物体的加速度为物体的加速度为g 3 可见合外力为 可见合外力为mg 3 合外力所做的功 合外力所做的功 为为mgh 3 据动能定理 物体的动能增加 据动能定理 物体的动能增加mgh 3 物体重力势能减少物体重力势能减少 mgh 动能增加 动能增加mgh 3 机械能总共减 机械能总共减 少少2mgh 3 答案 答案 BCD 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 3 2003年年10月月15日日 我国在上海市我国在上海市 金贸大厦金贸大厦 成成 功地举行了高楼跳伞表演功地举行了高楼跳伞表演 被称为被称为 中华第一跳中华第一跳 的此次的此次 表演表演 开辟了我国高楼跳伞的先河开辟了我国高楼跳伞的先河 来自不同国籍的来自不同国籍的16名名 跳伞爱好者进行了单人跳跳伞爱好者进行了单人跳 双人跳及组合跳的精彩表演双人跳及组合跳的精彩表演 他们从他们从345 m高的高的 金贸大厦金贸大厦 观景平台上跳下观景平台上跳下 在距地在距地 面面150 m高处打开伞包高处打开伞包 假设打开伞包前后两段过程假设打开伞包前后两段过程 跳跳 伞爱好者的运动均可看作是匀变速直线运动伞爱好者的运动均可看作是匀变速直线运动 且始末速度且始末速度 均为均为0 一个质量为一个质量为60 kg的跳伞爱好者的跳伞爱好者 若若30 s完成跳伞完成跳伞 表演表演 跳伞爱好者在跳伞的整个运动过程中跳伞爱好者在跳伞的整个运动过程中 以下说法正以下说法正 确的是确的是 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 A 机械能先不变后减小机械能先不变后减小 B 机械能一直在减小机械能一直在减小 C 克服空气阻力做功为克服空气阻力做功为207 kJ D 最大速度是最大速度是23 m s 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 跳伞爱好者从跳伞爱好者从 345 m 高的高的 金贸大厦金贸大厦 观景平观景平 台上跳下 由于一直受到空气阻力作用 则其机械能一直台上跳下 由于一直受到空气阻力作用 则其机械能一直 在减小 即选项在减小 即选项 B 正确 由于其始末速度均为正确 由于其始末速度均为 0 则其减 则其减 少的机械能为少的机械能为 E mgh 60 10 345 J 207000 J 207 kJ 即选项 即选项 C 正确 跳伞爱好者先做匀加速直线运动 正确 跳伞爱好者先做匀加速直线运动 后做匀减速直线运动 设其最大速度为后做匀减速直线运动 设其最大速度为 v 则 则 h 1 2vt v 2h t 2 345 30 m s 23 m s 即选项 即选项 D 正确正确 综上所述 综上所述 选项选项 B C D 正确 正确 答案 答案 BCD 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 4 跳伞运动员在刚跳离飞机跳伞运动员在刚跳离飞机 降落伞尚未打开的一降落伞尚未打开的一 段时间内 段时间内 空气阻力做正功 空气阻力做正功 重力势能增加 重力势能增加 动能动能 增加 增加 空气阻力做负功空气阻力做负功 以下说法中正确的是以下说法中正确的是 A B C D 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析 解析 跳伞运动员跳离飞机跳伞运动员跳离飞机 在尚未打开降落伞的这在尚未打开降落伞的这 段时间内段时间内 运动员向下运动运动员向下运动 重力对运动员做正功重力对运动员做正功 重力重力 势能减少 空气阻力对运动员做负功势能减少 空气阻力对运动员做负功 由于重力大于空气由于重力大于空气 阻力阻力 运动员向下做加速运动运动员向下做加速运动 其动能增加其动能增加 故故 错错 对对 答案 答案 B 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 5 从地面竖直上抛一个质量为从地面竖直上抛一个质量为m的小球的小球 小球上升小球上升 的最大高度为的最大高度为H 设上升过程中空气阻力设上升过程中空气阻力F阻 阻恒定 恒定 则对于则对于 小球的整个上升过程小球的整个上升过程 下列说法中错误的是下列说法中错误的是 A 小球动能减少了小球动能减少了mgH B 小球机械能减少了小球机械能减少了F阻 阻H C 小球重力势能增加了小球重力势能增加了mgH D 小球的加速度大于重力加速度小球的加速度大于重力加速度g 物理 高考总复习人教版 新课标 第二模块 必修2 解析