第五章 链接高考6 功能关系、能量守恒定律-【创新教程】2024高考物理总复习大一轮教师用书word（新教材，人教版）

链接高考6　功能关系、能量守恒定律 考点一　功能关系的理解和应用 [考点解读] 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．功是能量转化的量度，力学中几种常见的功能关系如下 [典题例析] [典例1]　(多选)一物块在高3.0 m、长5.0 m的斜面顶端从静止开始沿斜面下滑，其重力势能和动能随下滑距离s的变化如图中直线Ⅰ、Ⅱ所示，重力加速度取10 m/s2.则(　　) A．物块下滑过程中机械能不守恒 B．物块与斜面间的动摩擦因数为0.5 C．物块下滑时加速度的大小为6.0 m/s2 D．当物块下滑2.0 m时机械能损失了12 J [解析]　AB　[A.下滑5 m的过程中，重力势能减少30 J，动能增加10 J，减小的重力势能并不等于增加的动能，所以机械能不守恒，A正确；B.斜面高3 m、长5 m，则斜面倾角为θ＝37°.令斜面底端为零势面，则物块在斜面顶端时的重力势能mgh＝30 J，可得质量m＝1 kg，下滑5 m过程中，由功能原理，机械能的减少量等于克服摩擦力做的功μmg cos θ·s＝20 J，求得μ＝0.5，B正确；C.由牛顿第二定律mg sin θ－μmgcos θ＝ma，求得a＝2 m/s2，C错误；D.物块下滑2.0 m时，重力势能减少12 J，动能增加4 J，所以机械能损失了8 J，D选项错误．故选A、B.] [跟进题组] 1．(多选)(2023·唐山模拟)质量为m的物体，在距地面h高处以初速度v竖直向下抛出．其加速度大小为0.5g，方向竖直向下．则在其下落到地面的过程中，下列说法中正确的是(　　) A．物体的重力势能减少0.5mgh B．物体的动能增加0.5mgh C．物体的机械能减少0.5mgh D．落地时的动能为mgh＋mv2 解析：BC　[物体在下落过程中，重力做正功为mgh，则重力势能减小mgh，故A错误；物体所受的合力为F＝ma＝0.5mg，则合力做功为W合＝0.5mgh，所以动能增加了0.5mgh，故B正确；物体下落过程中受到向下的重力mg和向上的力F′，而物体下落过程中受到的合外力大小为F＝0.5mg，即F＝mg－F′，解得F′＝0.5mg，WF′＝－0.5mgh，所以机械能减少了0.5mgh，故C正确；由动能定理得W合＝Ek－mv2＝0.5mgh，解得Ek＝0.5mgh＋mv2，故D错误．] 2．(多选)如图所示，轻质弹簧一端固定在水平面上的光滑转轴O上，另一端与套在粗糙固定直杆A处质量为m的小球(可视为质点)相连．A点距水平面的高度为h，直杆与水平面的夹角为30°，OA＝OC，B为AC的中点，OB等于弹簧原长．小球从A处由静止开始下滑，经过B处的速度为v，并恰能停在C处．已知重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　) A．小球通过B点时的加速度为 B．小球通过AB段与BC段摩擦力做功相等 C．弹簧具有的最大弹性势能为mv2 D．A到C过程中，产生的内能为mgh 解析：BCD　[因为B点时弹簧处于原长，则到达B点时的加速度为a＝gsin 30°－μgcos 30°<g，选项A错误；因为AB段与BC段关于B点对称，则在两段上弹力的平均值相等，则摩擦力平均值相等，摩擦力做功相等，选项B正确；设小球从A运动到B的过程克服摩擦力做功为Wf，弹簧具有的最大弹性势能为Ep，根据能量守恒定律得，对于小球从A到B的过程有：mg·h＋Ep＝mv2＋Wf，从A到C的过程有：mgh＝2Wf，解得：Wf＝mgh，Ep＝mv2.即弹簧具有的最大弹性势能为mv2，A到C过程中，产生的内能为2Wf＝mgh，选项C、D正确．] 3.(多选)(2021·广东卷，9)长征途中，为了突破敌方关隘，战士爬上陡峭的山头，居高临下向敌方工事内投掷手榴弹．战士在同一位置先后投出甲、乙两颗质量均为m的手榴弹．手榴弹从投出的位置到落地点的高度差为h，在空中的运动可视为平抛运动，轨迹如图所示，重力加速度为g.下列说法正确的有(　　) A．甲在空中的运动时间比乙的长 B．两手榴弹在落地前瞬间，重力的功率相等 C．从投出到落地，每颗手榴弹的重力势能减少 mgh D．从投出到落地，每颗手榴弹的机械能变化量为 mgh 解析：BC　[A.由平抛运动规律可知，做平抛运动的时间 t＝，因为两手榴弹运动的高度差相同，所以在空中运动时间相等，故A错误；B.做平抛运动的物体落地前瞬间重力的功率 P＝mgv cos θ＝mgvy＝mg，因为两手榴弹运动的高度差相同，质量相同，所以落地前瞬间，两手榴弹重力功率相同，故B正确；C.从投出到落地，手榴弹下降