专题25 力学中的功能关系 传送带模型板块模型能量分析-【金牌提升】2023年新高二物理暑假查漏补缺（全国通用）

专题25 力学中的功能关系 传送带模型、板块模型能量分析 一.力学中的功能关系： 1)重力做的功等于重力势能的减小量，即WG＝Ep减＝Ep1－Ep2． 2)弹簧弹力做的功等于弹性势能的减小量，即W弹＝Ep减＝Ep1－Ep2． 3)合力做的功等于动能的变化量，即W合＝Ek2－Ek1． 4)除重力、系统内弹力外，其他力做的功等于系统机械能的变化量．即W其他＝E2－E1． 5)一对相互作用的滑动摩擦力做功产生的内能等于摩擦力和相对路程的乘积.即Q＝f·x相对 附：固定斜面上滑动摩擦力做功的结论推导：如下图设斜面与物体间的动摩擦因数为μ，斜面长L ,底边长x,斜面倾角为θ，则物体在斜面上下滑L的过程中滑动摩擦力对物体做的功：wf = −μmgcosθL = −μmgx 结论：在固定斜面上运动的物体，滑动摩擦力对物体做的功只与μ、mg、水平位移有关，与斜面斜长及斜面倾角无关． 二．传送带模型能量分析 1.传送带克服摩擦力做的功：W＝fx传（x传为传送带对地的位移） 2.系统产生的内能：Q＝fx相对（x相对为总的相对路程）． 3. 求解电动机由于传送物体而多消耗的电能一般有两种思路 ①运用能量守恒 以倾斜传送带为例，电动机多消耗的电能为E电，则：E电＝Ek增＋Ep增＋Q. ②运用功能关系 传送带多消耗的电能等于传送带克服阻力做的功E电=fx传(特别注意：如果物体在倾斜传送带上的运动分匀变速和匀速两个运动过程，这两个过程中传送带都要克服摩擦力做功，匀变速运动过程中两者间的摩擦力是滑动摩擦力，匀速运动过程中两者间的摩擦力是静摩擦力) 三．板块模型能量分析 1.使滑块不从木板的末端掉下来的临界条件是滑块到达木板末端时的速度与木板的速度恰好相同。 2.从能量角度分析板块模型时对滑块和木板分别运用动能定理，或者对系统运用能量守恒定律．如图所示，注意区分三个位移： ①求摩擦力对滑块做功时用滑块对地的位移x滑； ②求摩擦力对木板做功时用木板对地的位移x板； ③求摩擦生热时用相对位移Δx. 1．将一木球靠在轻质弹簧上，压缩后松手，弹簧将木球弹出。已知弹出过程弹簧做了的功，周围阻力做了的功，此过程物体的（　　） A．弹性势能减小 B．弹性势能增加 C．动能减小 D．动能增加 2．质量为m的物体，在距地面h高处以的加速度由静止竖直下落到地面，下列说法中正确的是（　　） A．物体重力势能减少 B．物体的机械能减少 C．物体的动能增加 D．重力做功 3．如图所示，在竖直平面内有一半径为R的圆弧轨道，半径OA水平、OB竖直，一个质量为m的小球自A的正上方P点由静止开始自由下落，小球沿轨道到达最高点B时恰好对轨道没有压力。已知AP＝2R，重力加速度为g，则小球从P到B的运动过程中（　　）    A．重力做功2mgR B．机械能减少mgR C．合力做功mgR D．摩擦力做功 4．某工厂因为要运送大量货物而建有很多不同样式的斜面，现将其理想化成如图甲和图乙的模型。图甲由三条高度相同的斜面和一条水平面组成，图乙由三条高度不相同的斜面和一条水平面组成，假设物体与所有接触面的动摩擦因数都相同。物体分别从图甲和图乙中不同斜面最高点静止释放，且都能沿斜面下滑。水平面足够长，下列说法中正确的有（　　） A．图甲中物体最后停下来的位置不同 B．图甲中物体最后停下来的位置相同 C．图乙中物体最后停下来的位置不同 D．图乙中物体最后停下来的位置相同 5．如图所示，固定的竖直杆上点A处套有一质量为m的圆环，圆环与水平放置的轻质弹簧一端相连，弹簧另一端固定在竖直墙壁上的D点，弹簧水平时恰好处于原长状态。现让圆环从图示位置距地面高度为h由静止沿杆滑下，圆环经过C处时的速度最大，滑到杆的底端时速度恰好为零。若圆环在B处获得一竖直向上的速度，恰好能回到A点。弹簧始终在弹性限度内，重力加速度为g，下列说法中正确的是（　　） A．竖直杆可能光滑，且圆环下滑到B处时弹簧的弹性势能为mgh B．下滑到C处，圆环受到的重力与摩擦力大小相等 C．圆环从A下滑到B的过程中克服摩擦力做的功为 D．圆环上滑经过C的速度与下滑经过C的速度大小相等 6．(多选)如图甲，将物块从倾角的斜面顶端由静止释放。取地面为零势能面，物块在下滑过程中的动能、重力势能，与下滑位移x间的关系如图乙所示，取，下列说法正确的是（  ） A．物块的质量是0.2kg B．物块受到的阻力是0.24N C．物块动能与势能相等时的高度为2.4m D．物块下滑9m时，动能与重力势能之差为3J 7．长为L的细线一端系一质量为m的小球，另一端固定在O点，现让小球在竖直平面内绕O点做圆周运动，A、B分别为小球运动过程中