第五章 第4节 功能关系 能量守恒定律-【导与练】2024高考物理一轮复习高中总复习第1轮教师用书word（旧教材，教科版）

第4节　功能关系　能量守恒定律 一、功能关系 1.对功能关系的理解 (1)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。 (2)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。 2.几种常见的功能关系 几种常见力做功 对应的能量变化 数量关系式 重力 正功 重力势能减少 WG=-ΔEpG 负功 重力势能增加 弹簧等 的弹力 正功 弹性势能减少 W弹=-ΔEp弹 负功 弹性势能增加 电场力 正功 电势能减少 W电=-ΔEp电 负功 电势能增加 合力 正功 动能增加 W合=ΔEk 负功 动能减少 重力及弹 力以外的 其他力 正功 机械能增加 W其=ΔE 负功 机械能减少 3.摩擦生热中的功能关系 滑动摩擦力与两物体间相对位移的乘积等于产生的内能,即Q=f·x相对。 二、能量守恒定律 1.定义: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另一个物体,在转化或转移的过程中其总量保持不变。 2.表达式:ΔE减=ΔE增。 3.对能量守恒定律的两点理解 (1)某种形式的能量减少,一定存在其他形式的能量增加,且减少量和增加量一定相等。 (2)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。 1.易错辨析 (1)功是能量转化的量度。(　√　) (2)重力势能变化的过程同时必定是重力做功的过程。(　√　) (3)合外力所做的功等于机械能的增量。(　×　) (4)只要有摩擦力做功,就一定有摩擦生热。(　×　) (5)新能源的开发和利用关系到人类社会的可持续发展。(　√　) 2.小题试做 (1)(2022·广东潮州二模)(多选)如图所示,质量为m的小车在水平恒力F推动下,从山坡底部A处由静止运动至高为h的B处,获得的速度为v,A、B的水平距离为s,重力加速度为g。下列说法正确的是(　ABD　) A.小车克服重力所做的功是mgh B.合外力对小车做的功是mv2 C.推力对小车做的功是Fs-mgh D.阻力对小车做的功是mv2+mgh-Fs (2)将三个木板1、2、3固定在墙角,木板与墙壁和地面构成了三个不同的三角形,如图所示,其中1与2底边相同,2和3高度相同。现将一个可以视为质点的物块分别从三个木板的顶端由静止释放,并沿斜面下滑到底端,物块与木板之间的动摩擦因数μ均相同。在这三个过程中,下列说法正确的是(　C　) A.物块沿着1下滑到底端的过程中,产生的热量是最多的 B.物块沿着2下滑到底端的过程中,产生的热量是最多的 C.物块沿着3下滑到底端的过程中,产生的热量是最多的 D.物块沿着三个木板下滑到底端的过程中,产生的热量一样多 (3)风能是一种新能源,国内外都很重视利用风力来发电。某风力发电机的发电效率η=20%,其风轮机旋转过程中接收风能的有效面积S=400 m2,某高山顶部年平均风速为v=10 m/s,一年内有效的发电时间约为5 500小时(合2.0×107 s),已知空气密度ρ=1.25 kg/m3,该风力发电机一年的发电量约为(　C　) A.1.0×1010 J B.2.5×1011 J C.1.0×1012 J D.2.0×1012 J 解析:(1)上升过程,重力做功为WG=mgΔh=mg(hA-hB)=-mgh,故小车克服重力所做的功是mgh,故A正确;对小车从A运动到B的过程 中,合外力做功等于动能变化量,得W=mv2,故B正确;由于推力方向水平,且为恒力,故W推=Fs,由动能定理得W推-mgh+Wf=mv2,阻力对小车做的功是Wf=mv2+mgh-Fs,故C错误,D正确。 (2)三个过程中产生的热量分别为Q1=μmgl1cos θ1,Q2=μmgl2cos θ2,Q3=μmgl3cos θ3,则Q1=Q2<Q3,故C正确,A、B、D错误。 (3)风力发电过程,由动能转化为电能,满足E电=ρSLv2η,其中L=vt,解得E电=1.0×1012 J,故选C。 考点一　功能关系的理解与应用 1.(功能关系的定性分析)如图所示,运动员跳伞将经历加速下降和减速下降两个过程,在这两个过程中,下列说法正确的是(　B　) A.运动员先处于超重状态后处于失重状态 B.空气浮力对系统始终做负功 C.加速下降时,重力做的功大于系统重力势能的减少量 D.任意相等的时间内系统重力势能的减少量相等 解析:运动员先加速向下运动,处于失重状态,后减速向下运动,处于超重状态,A错误;空气浮力方向与运动方向总相反,故空气浮力对系统始终做负功,B正确;加速下降时,重力做的功等于系统重力势能的减少量,C错误;因为是变速运动,所以任意相等的时间内,系统下降的高度不相等