专题九 能量守恒定律与传送带、板块结合-【精剖细解】2023年新高三物理暑假新思路分段讲义（全国通用）

专题九 能量守恒定律与传送带、板块结合 ——精剖细解细复习讲义 知识点1：能量守恒定律 1、功能关系 功是能量转化的量度，即做了多少功就有多少能量发生了转化。 做功的过程一定伴随着能量的转化，而且能量的转化必须通过做功来实现。 功和能的关系，一是体现到不同的力做功，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量上相等。 2、能量守恒定律的内容 能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。 3、能量守恒定律的表达式 ΔE减＝ΔE增。其中ΔE增为末状态的能量减去初状态的能量，ΔE减为初状态的能量减去末状态的能量。 4、功能关系如下表所示 比较 力　　 做功特点 功能关系 重力 做功与路径无关，只与初、末位置的高度差有关 WG＝－ΔEp＝mgh1－mgh2 弹力(弹簧) 做功只与弹簧的劲度系数和形变量有关 W弹＝－ΔEp＝k(Δx1)2－k(Δx2)2(不要求计算) 摩擦力 滑动摩擦力做功与路径有关，可以做正功、负功，也可以不做功 |Wf滑|＝Ff滑·s(s为路程) 一对滑动摩擦力 做功代数和小于零 |Wf滑|＝Q＝|ΔE机械能|＝Ff滑·x相对 一对静摩擦力 做功代数和为零 一对相互作用力 作用力和反作用力可以做功，也可以不做功，做功代数和可以大于零、小于零，也可以等于零 合力 合力如果是恒力，可以根据功的定义式求解 F合·x＝ΔEk(动能定理) 重力及弹簧弹力以外的其他力 重力及弹簧弹力以外的其他力所做的功将改变系统的机械能 W其他力＝ΔE机械能 5、能量守恒定律的理解 某种形式的能减少，一定存在其他形式的能增加，且减少量一定和增加量相等，即ΔE减＝ΔE增。 某个物体的能量减少，一定存在其他物体的能量增加，且减少量和增加量一定相等，即ΔEA减＝ΔEB增。 解题时要明确初末状态，然后分析状态变化过程中哪种形式的能量减少，哪种形式的能量增加，求出减少的能量总和ΔE减与增加的能量总和ΔE增，最后由ΔE减＝ΔE增列式求解。 牢记三条功能关系： 合外力的功等于动能的变化； 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； 除重力、弹力外，其他力的功等于机械能的变化。 能是物体运动状态决定的物理量，即状态量；而功则是和物体运动状态变化过程有关的物理量，是过程量。 做功可以使物体具有的能量发生变化，而且物体能量变化大小是用做功的多少来量度的。 弹簧的能量问题：系统内只有重力和系统内弹簧弹力做功，系统机械能守恒；如果系统内每个物体除弹簧弹力外所受合力为零，则当弹簧伸长或压缩到最大程度时两物体速度相同；当水平弹簧为自然状态时系统内某一端的物体具有最大速度。 6、能量守恒定律的解题步骤 明确研究对象； 对研究对象进行受力分析和运动分析； 分析有哪些力做功以及相应的能参与了转化，如动能、势能（包括重力势能、弹性势能）、内能等。 分析哪些能量增加，哪些能量减少。 列出能量转化守恒关系式：ΔE减＝ΔE增进行求解。 对结果进行讨论和分析。 1．下列四幅图中，动能与势能没有发生相互转化的是（　　） A．水平面上匀速行驶的汽车 B．上升的滚摆 C．从高处滚下的小球 D．向近地点运动的卫星 2．能量守恒定律是自然界最普遍的规律之一，以下现象、规律不能体现能量守恒定律的是（　　） A．行驶的汽车 B．牛顿第三定律 C．神舟飞船返回地面 D．机械能守恒定律 3．如图所示，是某城市广场喷泉喷出水柱的场景。从远处看，喷泉喷出的水柱达到了40层楼的高度；靠近看，喷管的直径约为。已知水的密度为，据此估算用于给喷管喷水的电动机输出功率约为（　　）    A． B． C． D． 4．如图所示，ABCD是一个固定在水平地面上的盆式容器，盆的内侧与盆底BC的连接处都是一段与BC相切的圆弧。BC水平，其长度为，盆边缘的高度为，在A处放一个质量为m的小物块并让其自由下滑，已知盆内侧壁是光滑的，而盆底BC面与小物块间的动摩擦因数，取重力加速度，则（    ）    A．小物块在盆内来回滑动全过程中机械能是守恒的 B．小物块第一次到达B点的速度为4m/s C．小物块第一次到达C点的速度为2m/s D．小物块在盆内来回滑动，最后停在BC段距B点2m处 5．若取无穷远处引力势能为零，地球外离地心距离r处的物体引力势能表达式为，式中M、m分别为地球质量和物体质量，G为引力常量。若在地球表面以第一宇宙速度竖直向上发射一个物体，地球半径为R，忽略地球自转和空气阻力影响。物体能够离开地面的最大高度为（　　） A．R B．2R C．3R D．4R 6．物体在引力场中具有的势能叫做引力势能，取无穷远处为引力势