专题17 功能关系与能量守恒-2021届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练

2021届高考物理一轮复习热点题型归纳与变式演练 专题17 功能关系与能量守恒 【专题导航】 目录 热点题型一　功能关系的理解和应用 1 热点题型二　摩擦力做功与能量的转化 4 类型一 滑块—滑板模型中能量的转化问题 4 类型二 传送带模型中能量的转化问题 6 类型三 水平地面上的摩擦力做功分析 8 类型四 曲面上的摩擦力做功分析 9 热点题型三 能量守恒定律的应用 10 【题型归纳】 热点题型一　功能关系的理解和应用 【题型要点】1．对功能关系的理解 (1)做功的过程就是能量转化的过程，不同形式的能量发生相互转化是通过做功来实现的。 (2)功是能量转化的量度，功和能的关系，一是体现在不同的力做功，对应不同形式的能转化，具有一一对应关系，二是做功的多少与能量转化的多少在数值上相等。 2．几种常见的功能关系及其表达式 各种力做功 对应能 的变化 定量的关系 合力做功 动能变化 合力对物体做功等于物体动能的增量W合＝Ek2－Ek1 重力做功 重力势能 变化　　 重力做正功，重力势能减少，重力做负功，重力势能增加，且WG＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 弹簧弹力 做功　　 弹性势能 变化　　 弹力做正功，弹性势能减少，弹力做负功，弹性势能增加，且W弹＝－ΔEp＝Ep1－Ep2 只有重力、弹 簧弹力做功 机械能 不变化 机械能守恒ΔE＝0 非重力和 弹力做功 机械能 变化 除重力和弹力之外的其他力做正功，物体的机械能增加，做负功，机械能减少，且W其他＝ΔE 【例1】(2020·吉林吉林市友好学校联合体期末)从地面竖直上抛一个质量为m的小球，小球上升的最大高度为h，设上升和下降过程中空气阻力大小恒为Ff.重力加速度为g，下列说法正确的是(　　) A．小球上升的过程中动能减少了mgh B．小球上升和下降的整个过程中机械能减少了Ffh C．小球上升的过程中重力势能增加了mgh D．小球上升和下降的整个过程中动能减少了Ffh 【变式1】 (多选)(2020·四川德阳市第三次诊断)如图所示，离水平地面一定高度处水平固定一内壁光滑的圆筒，筒内固定一轻质弹簧，弹簧处于自然长度．现将一小球从地面以某一初速度斜向上抛出，刚好能水平进入圆筒中，不计空气阻力．下列说法中正确的是(　　) A．小球向上运动的过程中处于失重状态 B．小球压缩弹簧的过程中小球减小的动能等于弹簧增加的势能 C．弹簧获得的最大弹性势能等于小球抛出时的动能 D．小球从抛出到将弹簧压缩到最短的过程中小球的机械能守恒 【变式2】如图所示，质量为1 kg的滑块在倾角为30°的光滑斜面上，从a点由静止开始下滑，到b点开始压缩轻弹簧，到c点时达到最大速度，到d点(图中未画出)开始弹回，返回b点离开弹簧，恰能再回到a点．若bc＝0.1 m，弹簧弹性势能的最大值为8 J，g取10 m/s2，则下列说法正确的是(　　) A．弹簧的劲度系数是50 N/m B．从d点到b点滑块克服重力做功8 J C．滑块的动能最大值为8 J D．从d点到c点弹簧的弹力对滑块做功8 J 【变式3】(2020河南三市二模，20)(多选)如图所示，电梯质量为M，电梯地板上放置一个质量为m的物块，轻质钢索拉动电梯由静止开始竖直向上做匀加速直线运动，当上升高度为H时，速度达到v0.不计空气阻力，重力加速度为g，在这个过程中(　　) A．物块所受支持力与钢索拉力之比为m∶M B．地板对物块的支持力做的功等于mv2＋mgH C．物块克服重力做功的平均功率等于mgv D．电梯及物块构成的系统机械能增加量等于(M＋m)v2 热点题型二　摩擦力做功与能量的转化 【要点诠释】1．两种摩擦力的做功情况比较 类别 比较 静摩擦力 滑动摩擦力 不 同 点 能量的转化方面 只有能量的转移，而没有能量的转化 既有能量的转移，又有能量的转化 一对摩擦力的总功方面 一对静摩擦力所做功的代数和等于零 一对滑动摩擦力所做功的代数和不为零，总功W＝－Ffl相对，即相对滑动时产生的热量 相同点 正功、负功、不做功方面 两种摩擦力对物体可以做正功、负功，还可以不做功 2.相对滑动物体能量问题的解题流程 类型一 滑块—滑板模型中能量的转化问题 【例1】．(多选)(2020·江西九江一模)第一次将一长木板静止放在光滑水平面上，如图甲所示，一小铅块(可视为质点)以水平初速度v0由木板左端向右滑动，到达右端时恰能与木板保持相对静止．第二次将长木板分成A、B两块，使B的长度和质量均为A 的2倍，并紧挨着放在原水平面上，让小铅块仍以初速度v0由A的左端开始向右滑动，如图乙所示．若小铅块相对滑动过程中所受的摩擦力始终不变，则下列说法正确的(　　) A