2008年高考物理一轮复习第20讲功能关系能量

2008年高考物理一轮复习第20讲 功能关系 能量守恒及转化1

考点目标定向：

内容 功能关系、机械能守恒定律及其应用 知识点拨：

1．做功的过程就是能量的转化过程。做了多少功，就有多少能量发生了转化。功是能量转化的量度。

2．应用恰当的功能关系分析和解决问题。物体动能的改变，是物体受到所有外力做功的结果；物体重力势能的改变，是物体重力做功的结果；物体机械能的改变，则是由除重力和弹簧弹力之外的其他外力做功的结果。 备考训练：

1．行驶中的汽车制动后滑行一段距离，最后停下；流星在夜空中坠落并发出明亮的火焰；降落伞在空中匀速下降.下述不同现象所包含的相同物理过程是 （ ）

①.物体克服阻力做功 ②.物体的动能转化为其他形式的能 ③.物体的势能转化为其他形式的能 ④.物体的机械能转化为其他形式的能 A．①② B．②③ C．②④ D．①④

2．关于能量转化的说法中错误的是 （ ） A．重运动员把重物举起来，体内的一部分化学能转化为重力势能 B．流通过电阻丝使电能转化为内能

C．燃机做功的过程是内能转化为机械能的过程

D．功过程是能量转化过程，某过程做了10 J的功，一定有少于10 J的能量发生了转化 3．关于功和能，下列说法正确的是 （ ） A．对物体做了多少功，物体就具有多少能 B．体具有多少能，就一定能做多少功 C．体做了多少功，就有多少能量消失

D．能量从一种形式转化为另一种形式时，可以用功来量度能量转化的多少

4．物体在平衡力作用下的运动中 （ ） A．物体的机械能一定不变

B．如果物体的重力势能有变化，则它的机械能一定有变化 C．物体的动能一定不变，但重力势能一定变化 D．物体的重力势能可能变化，但它的机械能一定不变

5．一条质量均匀不可伸长的绳索重为G，A、B两端固定在天花板上，如图中点C施加一竖直向下的力将绳缓慢地拉至D点，在此过程中，绳索AB的重心位置 （ ）

A．逐渐升高 B．逐渐降低 C．先降低后升高 D．始终不变

B可以在光滑地面上自由滑动，F做功W2，产生热量Q2，则

A．W1＜W2，Q1=Q2 （ ） B．W1=W2，Q1=Q2 C．W1＜W2，Q1＜Q2 D．W1=W2，Q1＜Q2

7．绳子拉着物体沿竖直方向减速上升，下面关于物体上升过程中的叙述正确的是 （ ） A．动能减小，重力势能增加 B．机械能不变 C．机械能一定增加 D．机械能一定减小

8．质量m1和m2的两小车静止于光滑水平面上，质量为m的人站在小车m1上用绳沿水平方向用恒力F拉车m2，经过一段时间后，两车的位移

大

小

分

别

是

s1

、

s2

，

速

度

大

小

分

别

是

v1

、

v2

，

则

这

段

时

间

里

人

做

功

（ ）

A．Fs2 B．F(s1+s2)

C．m2v22/2 D．m2v22/2+ (m1+m)v21/2

9．如图所示矿井深100m，用每米质量为1kg的钢索把质量为100kg的机器从井底提到井口，至少应做多少功?(机器可视为质点，g=10m/s2)

6．如图所示，木块A位于木板B的左端，用水平恒力F将A位至B的右端，第一次将B固定在地面上，F做功W1，产生热量Q1，第二次让

要求 II 说明 为

10．如图所示，物体以100J的初动能从斜面底端向上运动，中途第一次通过斜面上M点时，其动能减少了80J，机械能减少了32J。则当物体沿斜面重新返回底端时，其动能为多少？

11．如图所示，质量都为m的A、B两环用细线相连后分别套在光滑细杆OP和竖直光滑细杆OQ上，线长L=0.4 m，将线拉直后使A和B在同一高度上都由静止释放，当运动到使细线与水平面成30°角时，A和B的速度分别为vA和vB，求vA和vB的大小

12．如图所示，A、B、C的质量分别为mA=0.7kg，mB=0.2kg，mC=0.1kg，B为套在细绳上的圆环，A跟水平桌面的动摩擦因数μ=0.2，另一圆环D固定在桌边，离地面高h2=0.3m，当B、C从静止开始下降h1=0.3m，C穿环而过，B则被D挡住，不计绳子质量和滑轮的摩擦，取g=10m/s2，若开始时A离桌边足够远。

（1）试判断C能否落到地面； （2）A在桌面上滑行距离是多少？

13．质量为M的平板车位于光滑的水平面上处于静止状态，车的左端靠在与它同高的平台上，平台上有一质量的m的木块，以速度v0沿水平方向滑上小车，如图所示，木块和平板车的动摩擦因数为μ，求：

（1）由于木块在车上滑动，产生的内能； （2）为使木块不致滑落，车的最短长度。

Q A B P

14．“和平号”空间站已于2001年3月23日成功地坠落在南太平洋海域，坠落过程可简化为从一个近圆轨道（可近似地看做圆轨道）开始，经与大气摩擦，空间站的绝大部分经过升温、熔化，最后汽化而销毁，剩下的残片坠入大海。此过程中，空间站原来的机械能中，除一部分用于销毁和一部分被残片带走外，还有一部分能量E’通过其他方式散失（不考虑坠落过程中化学反应的能量）。

（1）试导出以下列各物理量的符号表示散失能量E’的公式； （2）算出E’的数值（结果保留两位有效数字）。 坠落开始时空间站的质量M 轨道离地面的高度h 地球半径R1.17105kg；

146km；

6.4106m；

坠落空间范围内重力加速度可看做g10ms2；

入海残片的质量m1.2104kg； 入海残片的温度升高T入海残片的入海速度为v3000K；

340ms；

1.0103J；

1.0107J空间站材料每1kg升温1℃平均所需能量c kg 材料平均所需能量 每销毁 1

课时20 功能关系 能量守恒及转化1

1、D 2、D 3、D 正确理解功能关系：能是做功的前提，功是能量转化的量度. 4、B 5、A

当用力将物体缓慢地从C点拉到D点，外力在不断的做功，而物体的动能不增加，因此外力做的功必定转化为物体的重力势能，重力势能增加了，则说明了物体的重心升高了.外力在不断地做功，重心就会不断地升高。 6、A 7、AC 8、BD

9、W=1.5×10J 解析：绳索质量m1=100×1kg=100kg以其中点为重心位置那么把质量m2=100kg的机器从底提到井口至少做功W=m1gh1+m2gh2=100×10×50+100×10×100=1.5×10J。

10、20J 解析：物体沿斜面上滑的过程中，克服摩擦力做的功等于 物体机械能的减少量，即mgcos5

5

sE ①

设物体在上滑过程中动能的减少量为△Ek，由动能定理得

(mgsinmgcos)sEk 即(mgsinmgcos)sEk ②

由①②得

cosEsincosEk 即在上滑过程中，物体减少的机械能和减少的动能之比为定值，并且

E322 物体到达最高点

Ek805

时动能减少了100J，减少的机械能为

E22Ek100J40J 由此可知，物体在上滑过程中克服摩擦力做的功为40J。由于物体下滑时摩擦力大小和位移大小没变，55所以，下滑过程中克服摩擦力做的功也是40J。即在全过程中物体损失的机械能为80J，物体返回底端是动能为20J。

解答本题要注意两点：（1）物体与斜面间的动摩擦因素一定，正压力一定，故物体上滑、下滑过程的滑动摩擦力大小相等而方向相反，摩擦力始终做负功；（2）重力做功与路径无关的特点的应用。 11、vA=

3m/s，vB=1 m/s 解析：由图可知：vAsin30°=vBcos30° 即vA=3vB ①

1m=0.2 m 211由机械能守恒定律 mgh=mvA2+mvB2 ②

22A球下落的高度： h=Lsin30°=0.4×联立①②并代入数据得： vA=

3m/s，vB=1 m/s

12、（1）B被挡后C能落至地面； （2）sA=0.765m

解析：（1）设B、C一起下降h1时，A、B、C的共同速度为v；B被挡住后，C再下降h后，A、C两者均静止，分别对A、B、C一起运动h1和A、C一起在下降h应用动能定理

(mBmc)gh1mAgh1=

1(mAmBmC)v2 2mcghmAgh0v21(mAmC)v2 22(mBmC)2mAgh1=2(0.20.1)20.20.7100.3m2/s2=0.96m2/s2

mAmBmC0.70.20.1(0.70.1)0.96(mAmC)v2m0.96m =所以h2(mAmC)g2(0.20.70.1)10h＞h2，因此B被挡后C能落至地面。

（2）设C落至地面时，A、C的共同速度为v’，此后A再滑行s后静止，对A、C应用动能定理

mCgh2mAgh211(mAmC)(v'2v2) 对A应用动能定理mAgs0mAv'2

22(0.10.20.7)0.30.96(mCmA)h2v2)m =0.165m =(由以上两式得s0.2(0.70.1)20.210(mAmC)2g所以A滑行距离sA=h1+h2+s=（0.3+0.3+0.165）m=0.765m 13、

2Mv0 解析：木块滑上小车后，受向左的摩擦力做减速运动，同时木块对车有向右摩擦力，使车向右做加速运动，直到两者达到共同

2g(Mm)共

速度，一起向右匀速运动，据功能关系，此过程产生的内能等于系统损失的机械能(动能).设M、m的共同速度为Vmv0+0=(M+m)V共 ① 解得 V共=m v0/（M+m）

产生的内能 Q=(mv20/2+0)- (M+m)V2共/2=mv20(M/M+m) /2 ②

木块自滑上小车直到两者共速过程中，M、m运动情况如图6-26-4所示，对木块应用动能定理得

1122mgS木mv共mv0 ③

22对小车应用动能定理得 mgS木2Mv共，由动量守恒定律得

20 ④

2mv0Mmg(SS) ⑤ 由①③④得 木车 2Mm

由⑤知，木块在车上滑过距离为△S=S木S车 =

2Mv0 所以车最短长度应是

2g(Mm)2Mv0

2g(Mm)14、（1）E'131'Mg(R地h)(Mm)mv2cmT （2）E=2.9×1012J

222解析：（1）根据题给条件，从近圆轨道到地面的空间中重力加速度g10ms2，若以地面为重力势能零点，坠落过程开始时空间站在近圆轨道的势能为 EPmgh ①

2以v表示空间站在近圆轨道上的速度，由牛顿定律可得： MvMg ②

r其中r为轨道半径。若以R地表示地球半径，则 r=R地＋h ③ 由②③两式可得空间站在近圆轨道的动能为 由①④两式可得，在近圆轨道上，空间站的机械能为

Mg(R地h) ④

2R3hEMg(地) ⑤

22Ek在坠落过程中，用于销毁部分所需的能量为 Q汽（Mm） ⑥ 用于残片升温所需的能量为

Q残cmT ⑦

1mv2 ⑧ 2残片的动能为 E残以E表示其他方式的散失能量，则由能量守恒得

'EQ汽E残Q残E'

由此得 E'Mg(1R3h)(Mm)1mv2cmT

地22'2（2）以题中数据代入可以求得E=2.9×1012J