15.功能关系 能量守恒定律-2023-2024学年高一物理下学期同步培优练（教科版2019必修第二册）

第15讲　功能关系　能量守恒定律 15.1基础巩固 1.思考判断 (1)力对物体做了多少功，物体就具有多少能。( ) (2)能量在转移或转化过程中，其总量会不断减少。( ) (3)在物体的机械能减少的过程中，动能有可能是增大的。( ) (4)滑动摩擦力做功时，一定会引起机械能的转化。( ) (5)除重力以外的其他力做的功等于物体动能的改变量。( ) (6)克服与势能有关的力(重力、弹簧弹力、电场力)做的功等于对应势能的增加量。( ) 2.如图1所示，一固定斜面的倾角为30°，一质量为m的小物块自斜面底端以一定的初速度沿斜面向上做匀减速运动，加速度大小等于0.8g(g为重力加速度大小)，物块上升的最大高度为H，则此过程中(　　) 图1 A.物块的重力势能减少了mgH B.物块的动能损失了1.6mgH C.物块的机械能损失了0.8mgH D.物块克服摩擦力做功0.8mgH 15.2考点精析 考点一　功能关系的理解和应用 1.功的正负与能量增减的对应关系 (1)物体动能的增加与减少要看合外力对物体做正功还是做负功。 (2)势能的增加与减少要看对应的作用力(如重力、弹簧弹力、电场力等)做负功还是做正功。 (3)机械能的增加与减少要看重力和弹簧弹力之外的力对物体做正功还是做负功。 2.摩擦力做功的特点 (1)一对静摩擦力所做功的代数和总等于零。 (2)一对滑动摩擦力做功的代数和总是负值，差值为机械能转化为内能的部分，也就是系统机械能的损失量。 (3)说明：无论是静摩擦力还是滑动摩擦力，都可以对物体做正功，也可以做负功，还可以不做功。 角度　功能关系的理解 例1 如图2所示，电梯的质量为M，其天花板上通过一轻质弹簧悬挂一质量为m的物体。电梯在钢索的拉力作用下由静止开始竖直向上加速运动，当电梯上升高度为H时，电梯的速度达到v，此时物体的速度也为v，重力加速度为g，则在这段运动过程中，以下说法正确的是(　　) 图2 A.轻质弹簧对物体的拉力所做的功等于mv2 B.钢索的拉力所做的功等于mv2＋MgH C.轻质弹簧对物体的拉力所做的功大于mv2 D.钢索的拉力所做的功等于(m＋M)v2＋(m＋M)gH 角度　功能关系与图像的结合 例2 (多选)(2023·湖北武汉高三月考)从地面竖直向上抛出一物体，其机械能E总等于动能Ek与重力势能Ep之和，取地面为零势能面，该物体的E总和Ep随它离开地面的高度h的变化如图3所示。重力加速度g取10 m/s2，根据图中数据可知(　　) 图3 A.物体的质量为2 kg B.物体上升过程中所受阻力大小为4 N C.在物体上升至h＝2 m处，物体的动能为40 J D.在物体上升后返回至h＝2 m处，物体的动能为30 J 跟踪训练 1.如图4甲所示，一质量为2 kg的物体静止在水平地面上，水平推力F随位移x变化的关系如图乙所示，已知物体与地面间的动摩擦因数为0.1，取g＝10 m/s2，下列说法正确的是(　　) 图4 A.物体运动的最大速度为 m/s B.在整个运动中由于摩擦产生的热量为6 J C.物体在水平地面上运动的最大位移是4.5 m D.物体先做加速运动，推力撤去时开始做减速运动 角度　摩擦力做功与能量转化 例3 (多选)如图5所示，质量为M、长为L的木板置于光滑的水平面上，一质量为m的滑块放置在木板左端，滑块与木板间滑动摩擦力大小为f，用水平的恒定拉力F作用于滑块。当滑块运动到木板右端时，木板在地面上移动的距离为s，下列结论中正确的是(　　) 图5 A.上述过程中，F做功等于滑块和木板动能的增量 B.其他条件不变的情况下，M越大，s越小 C.其他条件不变的情况下，F越大，滑块到达右端所用时间越长 D.其他条件不变的情况下，f越大，滑块与木板间产生的热量越多 跟踪训练 2.如图6所示，一子弹水平射入放在光滑水平地面上静止的木块，子弹未穿透木块，假设子弹与木块之间的作用力大小恒定，若此过程中产生的内能为5 J。则此过程中木块动能不可能增加了(　　) 图6 A.8 J B.4 J C.3.8 J D.2.4 J 考点二　能量守恒定律的理解和应用 1.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。 2.运用能量守恒定律解题的基本思路 例4 如图7甲所示，避险车道是避免恶性交通事故的重要设施，由制动坡床和防撞设施等部分组成。如图乙所示，是某处避险车道的简化示意图。若一辆卡车质量为8 t，在直干道上以72 km/h的速度向坡下行驶，运动到A处刹车突然失灵，司机发现危险后控制卡车经过一段竖直面内的圆弧车道驶上制动坡床进行减速，再过一段时间，卡车停止且未与