重难点07 功能关系　能量守恒-2024年高考物理【热点·重点·难点】专练（新高考专用）

重难点07功能关系 能量守恒 1.命题情境源自生产生活中的与功能变化的相关的情境或科学探究情境，解题时能从具体情境中抽象出物理模型，正确各力做功情况和能量的转化。 2.命题既有重力场中的直线运动，也有电场或磁场中的直线运动、曲线运动，或更加复杂的复合场中的曲线运动的能量转化。 3. 命题中经常注重物理建模思想的应用，具体问题情境中，抽象出物体模型，利用功能转化的思想知识分析问题和解决问题。 一．力做功及功能关系 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 电场力 与路径无关，由初、末位置的电势差决定 W电场力＝－ΔEp＝qU 洛伦兹力 不做功，只改变速度的方向 安培力 可以做功，也可以不做功 感应电流在磁场中受到的安培力 做负功，阻碍导体棒与导轨的相对运动 |W安|＝|ΔE机械能|＝Q 分子力 可以做正功，也可以做负功 W分子力＝－ΔEp 核力 核力破坏时将释放巨大的能量 ΔE＝Δmc2其中c为光速 二、机械能守恒定律 1．机械能守恒的判断 (1)利用机械能守恒的定义判断； (2)利用做功判断； (3)利用能量转化判断； (4)对于绳突然绷紧和物体间非弹性碰撞问题，机械能往往不守恒． 2．解题步骤 (1)选取研究对象，分析物理过程及状态； (2)分析受力及做功情况，判断机械能是否守恒； (3)选取参考面，根据机械能守恒列式． 3．应用技巧 对于连接体的机械能守恒问题，常常应用重力势能的减少量等于动能的增加量来分析和求解． 三、能量守恒定律 分析物体做功的过程中有哪些能量之间发生转化，哪些能量增加，哪些能量减少，总的能量保持不变。 （建议用时：30分钟） 一、单选题 1.北京冬奥会后，冰雪运动越来越受人们关注，滑雪机也逐渐走进大众生活。滑雪机是利用电机带动雪毯向上运动，雪毯的质感完全仿真滑雪场的平坦硬雪，滑雪者相对雪毯向下滑行，以达到学习和锻炼的目的，并且通过调整雪毯的速度或坡度，还可以模拟在滑雪场以各种速度在各种坡度的雪道滑行，如图为一小型滑雪机展品。已知某滑雪机坡道长，倾角，在某次训练中，一开始雪毯静止未开启，一质量（含装备）的滑雪者没有做任何助力动作，恰能够沿雪毯匀速下滑。现开启雪毯，使雪毯始终以速度向下运动，滑雪者没有做任何助力动作，从坡道顶端由静止滑到底端，关于该过程下列说法正确的是（　　）（已知重力加速度，，，不计空气阻力） A．滑雪板与滑雪毯间的动摩擦因数为0.5 B．滑雪者从坡道顶端由静止滑到底端所需时间为1s C．整个下滑过程滑雪板与雪毯之间由于摩擦而产生热量为450J D．整个过程中摩擦力对滑雪板一直做正功 2.如图所示，一斜面体ABC固定在水平地面上，斜面AD段粗糙、DC段光滑，在斜面底端C点固定一轻弹簧，弹簧原长等于CD段长度。一质量的小物块（可视为质点）从斜面顶端A以初速度沿斜面下滑，当弹簧第一次被压缩至最短时，其长度恰好为原长的一半，物块沿斜面下滑后又沿斜面向上返回，第一次恰能返回到最高点A。已知弹簧的原长，物块与斜面AD段间的动摩擦因数，斜面倾角，重力加速度，弹簧始终处于弹性限度范围内。下列说法中正确的是（　　）    A．A、D间的距离 B．物块第一次运动到D点时的速度大小为 C．弹簧第一次被压缩到最短时的弹性势能为 D．物块在斜面AD段能滑行的总路程为 3. （2023·贵州贵阳·统考模拟预测）如图1所示，一台风力发电机的叶片长度为L，当风吹过叶片时，由于空气动力的效应带动叶轮转动，叶轮通过主轴连结齿轮箱带动发电机发电。图2是该风力机的扫掠面积示意图（风叶旋转扫过的面积在垂直于风向的投影面积，是风力发电机截留风能的面积）。已知空气的密度为ρ，当地风速为v，风的动能转化为电能的效率为η，则该风力发电机的功率为（　　） A． B． C． D． 4. （2023·广东湛江·统考模拟预测）据报道ACF极限缓震材料，是一种集缓冲、减震、