高考物理二轮复习专题培优练习重难点06 功能关系　能量守恒（原卷版）

重难点06功能关系能量守恒能量观点是解决物理问题的方法之一，做功的过程就是能量转化的过程，某种形式的能量的变化对应某种力的做功过程。能量守恒定律是自然界的各种能量转化的遵守的规律。在试题中，多以综合题形式出现，选择题计算题等题型均有出现，伴随多过程问题。例题1.（多选）（2022·河北·高考真题）如图，轻质定滑轮固定在天花板上，物体SKIPIF1<0和SKIPIF1<0用不可伸长的轻绳相连，悬挂在定滑轮上，质量SKIPIF1<0，SKIPIF1<0时刻将两物体由静止释放，物体SKIPIF1<0的加速度大小为SKIPIF1<0。SKIPIF1<0时刻轻绳突然断开，物体SKIPIF1<0能够达到的最高点恰与物体SKIPIF1<0释放位置处于同一高度，取SKIPIF1<0时刻物体SKIPIF1<0所在水平面为零势能面，此时物体SKIPIF1<0的机械能为SKIPIF1<0。重力加速度大小为SKIPIF1<0，不计摩擦和空气阻力，两物体均可视为质点。下列说法正确的是（）A．物体SKIPIF1<0和SKIPIF1<0的质量之比为SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0时刻物体SKIPIF1<0的机械能为SKIPIF1<0C．SKIPIF1<0时刻物体SKIPIF1<0重力的功率为SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<0时刻物体SKIPIF1<0的速度大小SKIPIF1<0例题2.（2022·湖北·高考真题）如图所示，质量分别为m和2m的小物块Р和Q，用轻质弹簧连接后放在水平地面上，Р通过一根水平轻绳连接到墙上。P的下表面光滑，Q与地面间的动摩擦因数为μ，最大静摩擦力等于滑动摩擦力。用水平拉力将Q向右缓慢拉开一段距离，撤去拉力后，Q恰好能保持静止。弹簧形变始终在弹性限度内，弹簧的劲度系数为k，重力加速度大小为g。若剪断轻绳，Р在随后的运动过程中相对于其初始位置的最大位移大小为（）A．μmgk B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<01．力做功及功能关系比较力做功特点功能关系重力做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关WG＝－ΔEp＝mgh1－mgh2弹力(弹簧)做功只与弹簧的劲度系数和形变量有关W弹＝－ΔEp＝eq\f(1,2)k(Δx1)2－eq\f(1,2)k(Δx2)2(不要求计算)摩擦力滑动摩擦力做功与路径有关，可以做正功、负功，也可以不做功|Wf滑|＝Ff滑·s(s为路程)一对滑动摩擦力做功代数和小于零|Wf滑|＝Q＝|ΔE机械能|＝Ff滑·x相对一对静摩擦力做功代数和为零一对相互作用力作用力和反作用力可以做功，也可以不做功，做功代数和可以大于零、小于零，也可以等于零合力合力如果是恒力，可以根据功的定义式求解F合·x＝ΔEk(动能定理)重力及弹簧弹力以外的其他力重力及弹簧弹力以外的其他力所做的功将改变系统的机械能W其他力＝ΔE机械能电场力与路径无关，由初、末位置的电势差决定W电场力＝－ΔEp＝qU洛伦兹力不做功，只改变速度的方向安培力可以做功，也可以不做功感应电流在磁场中受到的安培力做负功，阻碍导体棒与导轨的相对运动|W安|＝|ΔE机械能|＝Q分子力可以做正功，也可以做负功W分子力＝－ΔEp核力核力破坏时将释放巨大的能量ΔE＝Δmc2其中c为光速2．力做功正、负的判断及功的计算常用二级结论力做功正负的判断(1)F与l的夹角(恒力)(2)F与v的夹角(曲线运动的情况)(3)能量变化(两个相联系的物体做曲线运动的情况)功的计算(1)W＝Flcosα(恒力，定义式)(2)W＝Pt(变力)(3)W＝ΔEk(变力或恒力)(4)W其他＝ΔE机，功能原理(5)图象法(变力或恒力)(6)气体做功：W＝pΔV(p—气体的压强，ΔV—气体的体积变化)（建议用时：30分钟）一、单选题1．如图所示，轻弹簧放置在倾角为SKIPIF1<0的斜面上，弹簧下端与斜面底端的挡板相连，可看作质点的小物块A、B叠放在一起，在斜面的顶端由静止释放一起沿斜面下滑。弹簧被压缩到最短时，A物块刚好从B上滑离，此后弹簧将物块B弹出，B刚好又能滑到斜面顶端，已知重力加速度为g，B物块与斜面间动摩擦因数为SKIPIF1<0，则关于A、B的质量m和M之间的关系，正确的是（）A．SKIPIF1<0 B．SKIPIF1<0 C．SKIPIF1<0 D．SKIPIF1<02．如图所示，餐桌中心有一个半径为r的圆盘，可绕其中心轴转动，在圆盘的边缘放置一个质量为m的小物块，物块与圆盘及餐桌间的动摩擦因数均为µ。现缓慢增大圆盘的角速度，小物块将从圆盘上滑落，最终恰好停在桌面边缘。已知最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度为g，圆盘厚度及圆盘与餐桌间的间隙不计。则下列说法正确的是（）A．餐桌的半径为SKIPIF1<0B．小物块刚从圆盘上滑落时，小物块的速度为SKIPIF1<0C．小物块刚从圆盘上滑落时，圆盘的角速度为SKIPIF1<0D．该过程中因摩擦产生的内能为µmgr3．水平地面上的传送装置如图所示。SKIPIF1<0长SKIPIF1<0的水平传送带以SKIPIF1<0的速率顺时针匀速转动，左端与半径为SKIPIF1<0的四分之一光滑圆弧轨道相切于B点（不接触），右端与同一水平面上的平台SKIPIF1<0平滑衔接于C点（不接触）。在平台右边固定一轻质弹簧，弹簧左端恰好位于D点，C、D之间的距离为SKIPIF1<0。质量为SKIPIF1<0的滑块P与传送带间的动摩擦因数为0.25，与平台SKIPIF1<0之间的动摩擦因数为0.2，SKIPIF1<0部分光滑，重力加速度SKIPIF1<0，弹簧始终处于弹性限度内。现格滑块P从光滑圆弧轨道上端A点由静止释放，下列说法正确的是（）A．滑块P运动到圆弧轨道底端B点时对轨道的压力大小为SKIPIF1<0B．滑块P通过传送带SKIPIF1<0过程中系统产生的热量为SKIPIF1<0C．弹簧压缩过程中的最大弹性势能为SKIPIF1<0D．滑块P最终停在平台SKIPIF1<0的中点4．风能是一种环保型能源，目前我国风力发电总装机容量已达2640兆瓦。风力发电是将风的动能转化为电能，某地平均水平风速为SKIPIF1<0，空气密度SKIPIF1<0，所用风力发电机的叶片长度SKIPIF1<0，效率SKIPIF1<0，则该风力发电机的发电功率大约是（）A．0.8kW B．2kW C．8kW D．33kW二、多选题5．如图甲所示，倾角为SKIPIF1<0的传送带在电动机带动下沿顺时针方向匀速转动，将一质量为SKIPIF1<0的木箱（可视为质点）轻放到传送带底端SKIPIF1<0，木箱运动的速度SKIPIF1<0随时间SKIPIF1<0变化的图像如图乙所示，SKIPIF1<0时刻木箱到达传送带上端SKIPIF1<0。重力加速度SKIPIF1<0取SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，SKIPIF1<0，则下列正确的是（）A．木箱与传送带之间的动摩擦因数为SKIPIF1<0B．木箱从SKIPIF1<0到SKIPIF1<0的过程中，木箱克服重力做功SKIPIF1<0C．木箱从SKIPIF1<0到SKIPIF1<0的过程中，电动机多消耗的电能为SKIPIF1<0D．木箱从SKIPIF1<0到SKIPIF1<0的过程中，木箱与传送带之间的摩擦产热等于木箱机械能的增加量6．一带负电的粒子仅在电场力作用下沿SKIPIF1<0轴正向运动，其电势能SKIPIF1<0随位移SKIPIF1<0变化的关系如图所示，其中SKIPIF1<0段是对称的曲线，SKIPIF1<0段是直线，则下列说法正确的是（）A．SKIPIF1<0处电场强度为零B．在SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0处的电势SKIPIF1<0、SKIPIF1<0、SKIPIF1<0的关系为SKIPIF1<0C．粒子在SKIPIF1<0段做变速运动，在SKIPIF1<0段做匀速直线运动D．在SKIPIF1<0段该带负电的粒子速度减小三、解答题7．可视为质点的物块A、B、C放在倾角为37°、长L=2m的固定斜面上，B、C相距1m，其位置关系如图所示。物块与斜面间的动摩擦因数均为μ=0.5，物块A、B的质量分别为mA=0.80kg、mB=0.40kg，其中A不带电，B、C均带正电，且C的带电量为qC=＋2.0×10－5C，开始时三个物块均能保持静止且与斜面间均无摩擦力作用。现给A施加一平行于斜面向上的力F，使A在斜面上一直作加速度大小为a=2.5m/s2的匀加速直线运动，经过时间t0，物体A、B分离，当A运动到斜面顶端时撤去力F。已知静电力常量k=9.0×109N∙m2/C2，g=10m/s2，sin37°=0.6。（1）求物块B带电量qB；（2）求时间t0；（3）已知点电荷Q周围的电势分布可表示为SKIPIF1<0，求力F对物块A做的功。8．如图所示，“L”型平板B静置在光滑的地面上，小物块A处于平板B上的O′点，O′点左侧粗糙，右侧光滑。用长为L=0.45m的轻绳将质量为M=0.2kg的小球悬挂在O′点正上方的O点，轻绳处于水平拉直状态。将小球由静止释放，下