重难点06 功和能（教师版含解析）-高考物理专练(新高考专用)

高考物理【热点重点难点】专练新高考专用 重难点06 功和能 【知识梳理】 考点一 功能关系 功 能量的变化 合外力做正功 动能增加 重力做正功 重力势能减少 弹簧弹力做正功 弹性势能减少 电场力做正功 电势能减少 其他力除重力、弹力外做正功 机械能增加 功能关系的应用 1．在应用功能关系解决具体问题的过程中，若只涉及动能的变化用动能定理分析． 2．只涉及重力势能的变化用重力做功与重力势能变化的关系分析． 3．只涉及机械能变化用除重力和弹力之外的力做功与机械能变化的关系分析． 4．只涉及电势能的变化用电场力做功与电势能变化的关系分析． 【重点归纳】 1、功能关系问题的解答技巧 对各种功能关系熟记于心，力学范围内，应牢固掌握以下三条功能关系 1重力的功等于重力势能的变化，弹力的功等于弹性势能的变化； 2合外力的功等于动能的变化； 3除重力、弹力外，其他力的功等于机械能的变化。 运用功能关系解题时，应弄清楚重力做什么功，合外力做什么功，除重力、弹力外的力做什么功，从而判断重力势能或弹性势能、动能、机械能的变化。 考点二 摩擦力做功摩擦力做功的特点及传送带中的能量问题 1．静摩擦力做功的特点 1静摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功。 2相互作用的一对静摩擦力做功的代数和总等于零． 3静摩擦力做功时，只有机械能的相互转移，不会转化为内能． 2．滑动摩擦力做功的特点 1滑动摩擦力可以做正功，也可以做负功，还可以不做功． 2相互间存在滑动摩擦力的系统内，一对滑动摩擦力做功将产生两种可能效果 ①机械能全部转化为内能； ②有一部分机械能在相互摩擦的物体间转移，另外一部分转化为内能． 3摩擦生热的计算Q＝Ffs相对．其中s相对为相互摩擦的两个物体间的相对路程． 深化拓展 从功的角度看，一对滑动摩擦力对系统做的功等于系统内能的增加量；从能量的角度看，其他形式能量的减少量等于系统内能的增加量． 3．传送带模型的能量问题 1模型条件 ①传送带匀速或加速运动． ②物体以初速度v0滑上传送带或轻轻放于传送带上，物体与传送带间有摩擦力． ③物体与传送带之间有相对滑动． 2模型特点 ①若物体轻轻放在匀速运动的传送带上，物体一定要和传送带之间产生相对滑动，物体一定受到沿传送带前进方向的摩擦力． ②若物体静止在传送带上，与传送带一起由静止开始加速，如果动摩擦因数较大，则物体随传送带一起加速；如果动摩擦因数较小，则物体将跟不上传送带的运动，相对传送带向后滑动． ③若物体与水平传送带一起匀速运动，则物体与传送带之间没有摩擦力；若传送带是倾斜的，则物体受到沿传送带向上的静摩擦力作用． 3功能关系 ①功能关系分析WF＝ΔEk＋ΔEp＋Q ②对传送带的功WF和产生的内能Q的理解 传送带的功WF＝Fx传 产生的内能Q＝Ff x相对 【限时检测】建议用时30分钟 一、单项选择题本题共4小题。 1．如图所示，质量为m的物体可视为质点以某一速度从A点冲上倾角为30的固定斜面，其减速运动的加速度为，此物体在斜面上能够上升的最大高度为h，则在这个过程中物体 A．机械能损失了mgh B．重力势能减少了mgh C．动能损失了mgh D．克服摩擦力做功mgh 【答案】 A 【详解】 AD．设物体所受的摩擦力大小为f，根据牛顿第二定律得 mgsin30fma 解得 所以克服摩擦力做功为 则机械能损失了mgh，故A正确，D错误； B．物体在斜面上能够上升的最大高度为h，克服重力做功为mgh，所以重力势能增加mgh，故B错误； C．根据动能定理得 联立以上解得 即动能损失了mgh，故C错误； 故选A。 2．如图，小物块B放在足够长的木板A上，A放在光滑的水平面上。若时刻A、B均以大小为的初速度水平向右运动，同时A受到大小为，方向水平向右的恒力F作用，已知A与B之间的动摩擦因数为0.2，A、B的质量分别为、，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取。则内，下列说法正确的是 A．A、B相对静止 B．A的加速度大小为 C．A的位移大小为 D．系统因摩擦产生的热量为 【答案】 C 【详解】 A．若A与B相对静止，则整体的加速度 则B受到的摩擦力大小 由于 所以A与B发生相对滑动，故A错误； B．对A 故B错误； C．内 故C正确； D．对B 则内A相对B的位移 因产生的热量 故D错误。 故选C。 3．如图所示，某滑草场有两个坡度不同的斜草面AB和AB均可看作斜面。质量不同的甲、乙两名游客先后乘坐同一滑草板从A点由静止开始分别沿AB和AB滑下，最后都停在水平草面上，斜草面和水平草面平滑连接，滑草板与草面之间的动摩擦因数处处相同，下列说法正确的是 A．甲沿斜面下滑的时间比乙沿斜面下滑的时间长 B．甲、乙在斜面上下滑过程中合外力冲量相同 C．甲沿斜面下滑过程中克服摩擦力做的功比乙的大 D．甲、乙最终停在水平草面上的同一位置 【答案】 D 【详解】 A.设斜面的倾角为，动摩擦因数，游客由斜面滑道水平面的过程中，由动能定理 由于AB’与水平面的夹角小于AB与水平面的夹角，所以甲到达水平面时的速度速率大于乙的速率，由牛顿第二定律得 可知，倾角大的下滑时加速度大 可知乙下滑时间较长，故A错误； B.由于甲乙的质量未知，所以合外力的冲量无法比较，故B错误； C.由AB分析可知，甲到达水平地面时速度较大，而质量未知，因此无法比较克服摩擦力做的功，故C错误； D.设水平面上滑行距离为s’，对游客滑行全过程用动能定理可知 得 上式水平位移为定值，故D正确。 故选D。 4．一辆小汽车在水平路面上由静止启动，在前5 s内做匀加速直线运动，5 s末达到额定功率，之后保持以额定功率运动，其v−t图像如图所示。已知汽车的质量为m1103 kg，汽车受到地面的阻力为车重的0.1倍，g取10 m/s2，则以下说法正确的是 A．汽车在前5 s内的牵引力为5102 NB．汽车速度为25 m/s时的加速度为5 m/s2 C．汽车的额定功率为100 kWD．汽车的最大速度为80 m/s 【答案】 C 【详解】 A．由图像可知匀加速直线运动的加速度为 m/s24 m/s2 根据牛顿第二定律得 F−fma 解得牵引力为 Ff＋ma0.11104 N＋11034 N5103 N， 故A错误； BC．汽车的额定功率为 PFv5 00020 W100 kW 当汽车的速度是25 m/s时，牵引力 F′N4103 N 此时汽车的加速度 a′ m/s23 m/s2 故B错误，C正确； D．当牵引力与阻力相等时，速度最大，最大速度为 vm m/s110 2m/s 故D错误。