模型20 功与能-2022年高考物理二轮复习经典模型透析

模型20 功与能 一、功能关系的主要形式有以下几种： （1）合外力做功等于物体动能的增加量（动能定理），即 。 （2）重力做功对应重力势能的改变， .重力做正功，重力势能减少；重力做负功，重力势能增加。 （3）弹簧弹力做正功，弹性势能减少；弹力做负功，弹性势能增加。 （4）除重力以外的其它力做的功与物体机械能的增量相对应，即 ①除重力以外的其它力做多少正功，物体的机械能就增加多少； ②除重力以外的其它力做多少负功，物体的机械能就减少多少； ③除重力以外的其它力不做功，物体的机械能守恒。 （5）电场力做功与电势能的关系， .电场力做正功，电势能减少；电场力做负功，电势能增加。 （6）安培力做正功，电能转化为其它形式的能；克服安培力做功，其它形式的能转化为电能。 另外，在应用功能关系时应注意，搞清力对“谁”做功的问题，对“谁”做功就对应“谁”的位移，引起“谁”的能量变化。 二 摩擦力做功与能量的关系 1．两种摩擦力做功比较： 类别 静摩擦力 滑动摩擦力 不 同 点 能量转化方面 在静摩擦力做功的过程中，只有机械能从一个物体转移到另一个物体（静摩擦力起着传递机械能的作用），而没有机械能转化为其他形式的能量 （1）相对运动的物体通过滑动摩擦力做功，将部分机械能从一个物体转移到另一个物体 （2）部分机械能转化为内能，此部分能量就是系统机械能的损失量 一对摩擦力总功方面 一对静摩擦力所做功的代数和总等于零 一对相互作用的滑动摩擦力对物体系统所做的总功，等于摩擦力与两个物体相对路程的乘积且为负功，即Wf=-f·l相对，表示物体克服摩擦力做功，系统损失的机械能转化成内能 相同点 正功、负功、不做功方面 两种摩擦力对物体都可以做正功、负功，还可以不做功 SHAPE \* MERGEFORMAT 1．如图甲所示，倾角为 的传送带以 的恒定速率沿顺时针方向转动，其顶端与底端间的距离为 ， 时刻将质量 的小物块轻放在传送带顶端。小物块受到一个方向垂直传送带向上的力F，大小随时间按图乙规律变化，物块与传送带间的动摩擦因数为 ，已知 ， ， ，取 ，则小物块（　　） A．始终沿传送带向下加速 B．运动过程中加速度大小变化 C．在传送带上运动的总时间为 D．与传送带之间因摩擦产生的总热量为 2．如图所示，足够长粗糙斜面倾角为θ，固定在水平面上，物块a通过平行于斜面的轻绳跨过光滑轻滑轮与物块b相连，b的质量为m。开始时，a、b均静止且a刚好不受斜面摩擦力作用。现对b施加竖直向下的恒力F，使a、b做加速运动。则在b下降h高度过程中（　　） A．a的加速度等于 B．a的重力势能增加mghsinθ C．绳的拉力对a做的功等于a机械能的增加 D．F对b做的功与摩擦力对a做的功之和等于a、b动能的增加 3．如图甲所示，倾斜的传送带以恒定的速率逆时针运动，皮带始终是绷紧的，将m=1kg的货物放在传送带上的A端，经过1.2s到达传送带的B端，用速度传感器测得货物与传送带的速度v随时间t变化的图象如图乙所示。重力加速度g=10m/s2，则可知（　　） A．A、B两点的距离为2.4m B．货物与传送带间的动摩擦因数为0.2 C．货物从A运动到B过程中，传送带对货物做功的大小为8J D．货物从A运动到B过程中，货物与传送带摩擦产生的热量为4.8J 4．2018年12月8日，在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭将嫦娥四号发射；2019年l月3日，嫦娥四号成功登陆月球背面，人类首次实现了月球背面软着陆。如图，嫦娥四号在绕月球椭圆轨道上无动力飞向月球，到达近月轨道上 点时的速度为 ，经过短暂“太空刹车”，进入近月轨道绕月球运动。已知月球半径为 ，嫦娥四号的质量为 ，在近月轨道上运行周期为 ，引力常量为 ，不计嫦娥四号的质量变化，下列说法正确的是（　　） A．嫦娥四号在椭圆轨道上运行时的机械能与在近月轨道上运行时的机械能相等 B．月球的平均密度 C．嫦娥四号着陆后在月面上受到的重力大小为 D．“太空刹车”过程中火箭发动机对嫦娥四号做的功为 5．如图所示，一块质量为M的长木板停在光滑的水平面上，长木板的左端有挡板，挡板上固定一个水平轻质小弹簧。一个质量为m的小物块（可视为质点）以水平速度v0从长木板的最右端开始向左运动，与弹簧发生相互作用后（弹簧始终处于弹性限度内），最终又恰好相对静止在长木板的最右端。以下说法正确的是（　　） A．物块的最终速度为 v0 B．长木板的最终速度为v0 C．弹簧的最大弹性势能为 D．长木板和小物块组成的系统最终损失的机械能为 6．如图所示，水平桌面上的轻质弹簧左端固定，右端与静止在O点的小物块接触而不连接，此时弹簧无形变。现对物块施加大小恒为F、方向水平向左的推力，当物块向左运动到A点时撤去该推力，物块继续向左运动，